манометрический метод – регистрация проникающих через течи пробных веществ по изменению общего давления в контролируемом объекте или камере, к которой находится этот объект.

Пробное вещество – воздух.

Газо-гидравлические методы.

В газо-гидравлических методах пробное вещество – газ, жидкость используется как среда, позволяющая определить наличие течи и локализовать место течи.

Пузырьковые методы:

1. опрессовка изделий в жидкостной ванне (метод аквариума)– изделие под давлением погружается в жидкостную ванну.

Пробное вещество – воздух или азот, жидкая среда – вода или спирт.

2. погружение изделий в нагретую жидкость (для герметичных изделий).

Пробное вещество – любой газ, жидкая среда – вода, спирт, масло.

3. вакуумно-жидкостный метод – регистрация пузырьков газа, выходящих через несплошности из корпуса изделий в жидкость, над которой создается вакуум.

Пробное вещество – любой газ, жидкая среда – уайтспирит, масло.

Достоинства:

• простота;

• отсутствие сложной аппаратуры.

Недостатки:

• необходимость погружения в жидкость (метод применим только для малогабаритных изделий).

4. опрессовка с обмыванием – регистрация пузырьков газа, выходящих через течи из корпуса изделия, сварные швы которого покрывают слоем мыльной пены.

Гидравлические методы.

1. опрессовочный метод – заполнение изделия жидкостью под давлением и регистрация вытекающих через течи канала струек жидкости.

Пробное вещество – вода, спирт, масло.

Испытания менее опасны, чем газовые (газ может разорвать изделие).

2. люминесцентный метод – внутреннюю поверхность изделия покрывают люминофором, затем закачивают туда жидкость, которая проходит через течи вместе с люминофором.

Применяется для крупногабаритных изделий и больших течей.

Лекция 13 (4.12.06) Информационно-измерительный канал с вихретоковым преобразователем

Информационно-измерительный канал с вихретоковым преобразователем является двухпараметрическим: изменяются индуктивность и активное сопротивление.

σ- удельная электрическая проводимость

μ- магнитная проницаемость

h- контролируемая величина зазора, мм

Если ток переменный, то образуется переменное электромагнитное поле, и в полупроводнике будут возникать токи, металл будет нагреваться, возникнут потери энергии, одновременно изменятся реактивные и активные составляющие. При изменении поля изменяется индуктивное сопротивление, возникают вихревые токи.

i₀ – ток в поверхности объекта

θ – глубина проникновения, уменьшает плотность тока в e раз

При повышении частоты тока θ уменьшается, поэтому потери более ощутимы.

Модель преобразования в простейшем виде

X_L примерно на порядок выше, чем R

R_вн – вносимое сопротивление

X_Lвн – вносимое индуктивное сопротивление

«Вносимое» значит, что изменение параметров происходит за счёт изменения контролируемой величины зазора

-вносимый параметр

-функция геометрических размеров преобразователя и контролируемого объекта

- функция электрических параметров контролируемого объекта

Зависимость параметров:

1)

2) - обобщённый параметр, характеризующий электрические характеристики

Типы втп

1. Проходной

2. Накладной ВТП

3. Экранный ВТП

Достоинства ВТП:

1. Обеспечивает возможность бесконтактных измерений;

2. Возможность одновременных измерений вибраций и зазоров;

3. Высокое быстродействие при измерении неэлектрических параметров;

4. Возможность использовать преобразователь в условиях сильного загрязнения;

5. Работоспособность при нагружении в жидкие среды;

6. Простота конструкции;

7. Работоспособность при больших механических перегрузках;

8. Возможность использовать ВТП в качестве многопараметрического преобразователя (дефектоскопия);

кГц

В индуктивном преобразователе составляющая , нет нагрева

кГц (активной составляющей пренебрегаем)

Простейшая схема включения втп в измерительную цепь

1. ВТП с входным воздействием В (Влияющее воздействие), Н- измеряемая величина

С- ёмкость настройки

-ёмкость кабеля

-ёмкость связи с генератором

2. Детектор

3. Фильтр

4. Выходной делитель напряжения

5. Усилитель

V- выходной сигнал с усилителя

Для a_0:

Для а:

В случае емкостного преобразователя:

Лекция 14 (11.12.06) Включение в мостовую измерительную схему (вихретоковый преобразователь)

В данном случае надо использовать дифференциальный усилитель.

V-полный сигнал

U-разностный сигнал

C_G – ёмкость связи с генератором

С_k- ёмкость кабеля настройки С- ёмкость кабеля

В случае лабораторных испытаний использование делителя обеспечивает недостаточную точность, поэтому используем мостовую схему.

Имеется полная симметрия относительно преобразователя.

2 задачи: технологичность выполнения симметричного преобразователя, формирование влияющего воздействия.

Сигнал V подаётся на усилитель (дифференциальный).

Режимы работы иик

1. Режим глубокой модуляции;

2. Режим малой модуляции.

Z- эмпиданс преобразователя (активная и реактивная составляющие)

Z(B)- эмпиданс, как функция влияющего воздействия

Z(H)- эмпиданс преобразователя как функция измеряемой величины

δ Z(H)- относительное изменение эмпиданса под действием измеряемой величины

δ Z(В)- относительное изменение эмпиданса под действием влияющего воздействия

↑- велико (большая величина)

↓- мало (малая величина)

1. Всегда желателен , но редко применим.

2. Глубина модуляции велика, поэтому возникает нелинейность, возможна разбалансировка, неизвестно хороший и плохой, редко применим.

3. Наиболее худший вариант.

4.1. Наиболее худший режим во всей схеме.

4.2. Возможно решение задач (не является лучшим).

4.3. Неплохой вариант (неизвестно как усилить сигнал ВВ).

Проявление влияющих воздействий

X₁...X_n – набор числовых значений случайных величин

P₁... P_n – вероятность проявления случайных величин

Случайная величина может быть определена только на основе многократных испытаний, устанавливающих закон. К случайным величинам правомерно прибегать в тех случаях, когда неизменность условия подтверждается.

Применим теории математической статистики. Явно функцией априорных знаний о системе, с которой имеет дело экспериментатор. Всё сказанное прежде всего относится к информационной системе, поскольку анализ характеристик такой системы базируется на использовании разности высоких порядков.

- дисперсия

-оценка дисперсии

При однократном опыте (n-1) даёт →∞, поэтому физическая постановка задачи становится чёткой.

Математическими методами такое случайное явление может быть описано количественно только если они наблюдаются многократно и при неизменных условиях. Таким образом, если имеет место единичное изменение в данных условиях, то полученное значение не может быть отнесено к категории случайной величины. В условиях ГПС имеем дело с измерением в режиме реального времени. Влияющие воздействия могут измениться сколь угодно быстро. Решение задачи повышает точность измерения за счёт статистических методов обработки, результат становится некорректным. Величина, обладающая свойствами принимать любое значение в заданном (предписанном) диапазоне, но не многократно, будем называть неопределённой величиной.

В информационно-измерительном канале неопределённые влияющие воздействия могут иметь детерминированную связь с параметрами преобразования. Воздействие влияющей величины, которая описывается детерминированной функцией детерминированного по своей природе, но неопределённого по величине аргумента, будет называться псевдосистематическим влияющим воздействием.

Погрешности, обусловленные таким воздействием, будут называться псевдосистематическими погрешностями.

Влияющие величины, не известные по своей природе, но приводящие к изменению параметров преобразователя в пределах заданного (предписанного) интервала, называются псевдодетерминированным влияющим воздействием.

Влияющие воздействия:

Погрешности измерений и обработка результатов

Результат измерения- значение физической величины, найденное путём её измерения.

Точность- качество измерений, отражающее близость результатов к истинному значению.

Отклонение результата от истинного значения измеряемой величины и есть погрешность измерения.

Поскольку истинные значения- это абстракция, к которой прибегают только для введения понятия «погрешность измерения», то определяемую таким образом погрешность назовём истинной.

- истинная погрешность,

где -результат измерения,

-истинная величина.

Для вычисления погрешности

, где -действительная величина, которую будем стараться определить.

, -номинальное значение.

Причины неточности измерения:

1. На средства измерения действуют другие влияющие величины (окружающая среда) и средство измерения само влияет на объект контроля.

2. Непостоянство измеряемой величины в процессе измерения.

Истинное значение- это абстракция и существует только его приближение, описываемое в рамках модели с определёнными допущениями.

Постулаты теории измерения:

1. Существует измеряемая величина и её истинное значение в рамках логической модели.

2. Измеряемая величина в процессе измерения неизменна.

3. Всегда существует несоответствие измеряемой величины и исследуемого значения.

Лекция 15 (18.12.06)

Классификация погрешностей

Классификация по форме представления:

1. Абсолютная погрешность, ;

2. Относительная погрешность, ;

3. Приведённая погрешность, .

-абсолютная погрешность

/U- относительная погрешность

/HD-приведённая погрешность

, где Н- диапазон измерения.

Классификация по причинам возникновения погрешности:

1. Методические погрешности;

2. Инструментальные погрешности;

3. Субъективные погрешности.

Среди систематических погрешностей методические погрешности позволяют найти правильные решения по уменьшению составляющих, обусловленных несовершенством метода.

Классификация по функциональной связи погрешности с измеряемой величиной:

1. Аддитивные погрешности;

2. Мультипликативные погрешности;

3. Квадратичные погрешности.

Классификация по условиям возникновения погрешностей :

1. Основные погрешности;

2. Дополнительные погрешности.

Основные- погрешности, возникающие при нормальных условиях.

Нормальные условия берутся из ГОСТов или по техническим условиям.

Дополнительные- возникают вследствие изменения условий работы измерительного устройства по сравнению с нормальными, оговоренные в ГОСТе или в технической документации.

Эти погрешности возникают в рабочих условиях, которые также предписаны технической документацией.

Нормальная температура: +10º…+30ºС

Классификация по проявлению:

1. Систематические погрешности;

2. Случайные погрешности;

3. Грубые погрешности (промахи);

4. Неопределённые погрешности.

Систематическая погрешность- постоянная или закономерно изменяющаяся результирующей погрешности. Для неё выделяют следующие составляющие:

1. Прогрессирующая (старение, износ);

2. Периодическая;

3. Изменяющаяся по сложным законам.

Систематические погрешности составляют наибольшую сложность в их обнаружении, поскольку их наличие обнаруживается измерением в тех же условиях, но с использованием других средств и методов.

Исключение систематических погрешностей во многом определяется квалификацией экспериментатора и знанием существа процесса. Если такая составляющая погрешности обнаружена и определена, то возможно введение поправок и повышение точности.

Лекции 2-й семестр Лекция 1

Содержание отчёта по DZ2

Указания к составлению отчёта

В отчёте приводятся:

1. оглавление;

2. формулировка скорректированного выполняемого задания;

3. описание конструктивной схемы параметрического преобразователя, описание (вывод) математической модели ФПП, схемы расчётной (экспериментальной) физической модели, схемы электрической принципиальной;

4. текст программы с комментариями, схема алгоритма, инструкция пользователя ПМО;

5. графическая интерпретация полученных результатов, анализ полученных метрологических характеристик;

6. выводы;

7. список использованной литературы, включая ПМО и Интернет-источники

Указания по работе и оформлению отчёта

1. все переменные должны идентифицироваться.

2. Необходимо нумеровать страницы, диаграммы, таблицы и рисунки.

3. По тексту обязательны конкретные развернутые ссылки на первичные источники данного отчета и на использованные внешние, включая литературу, ПМО и т.д.

4. Анализ результатов следует приводить сразу в месте их представления диаграммой.

5. В анализе и выводах результаты должны оцениваться количественно(например, если больше, то конкретно насколько, если лучше, то в какой оценке и конкретно насколько и т.д.)

6. Для альтернативных решений и чёткого сопоставления результатов, полученные графические зависимости необходимо размещать на совмещённых диаграммах.(В частности, это касается зависимостей при выборе значения аргумента настройки контура параметрического преобразователя, например, полного сигнала и чувствительности (V и S), разностного сигнала и погрешности(S и DB) и т.д. )

7. Диаграммы следует представлять в размерах, позволяющих удобное и чёткое восприятие результатов. При этом необходимо свести к минимуму явно не используемые области на графиках.

8. Не допускать перегрузки диаграмм слишком большим количеством графиков.

9. Все графики должны чётко индексироваться и снабжаться комментариями в тексте.

10. Цена делений шкал должна корректироваться до предельно простого восприятия.

11. Использовать кратные и дольные единицы измерения, принятые в отрасли и стандартом, обязательно.

12. Единицы измерения указывать на диаграмме или в легенде к ней.

13. В легенде к диаграмме указывать все условия, которым соответствуют представляемые результаты, если они не оговорены ранее в тексте.

14. На принципиальной схеме, в отличие от схемы модели, указывать только элементы, подлежащие монтажу на платах ИИК.

15. Для исполнения схем использовать пакеты «Компас» или «ACAD»

Лекция 2

19.02.07

Обобщённая схема физической модели (для ВТП):

Рис.1 Обобщённая схема физической модели.

V10 — полный сигнал с первичной обмотки;

V1 — полный сигнал со вторичной обмотки;

E — ЭДС генератора;

Параметры элементов модели:

CG — ёмкость связи с генератором;

LG — индуктивность связи с генератором;

RG — активное сопротивление связи с генератором;

C1, C2 — ёмкости, шунтирующие преобразователь в первичной и вторичной обмотках;

CE — ёмкость, шунтирующая генератор;

M — взаимоиндуктивность обмоток;

L1, L2 — индуктивности первичной и вторичной обмоток;

R1, R2 — активное сопротивление первичной и вторичной обмоток;

RE — внутреннее сопротивление генератора;

R02 — сопротивление нагрузки на выходе.

Параметры кабеля:

C1к, C2к, L1к, L2к

K1 = M  L1 — коэффициент связи первого контура со вторым;

K2 = M  L2 — коэффициент связи второго контура с первым;

• коэффициент связи.

Идентификация некоторых переменных в программных пакетах «PROTOTIP».

• H — нормированное воздействие измеряемой величины;

• BE — показатель нестабильности генератора;

• B — обобщённый показатель нестабильности ПИЦ (параметр. измер. цепи);

• F — частота генератора в МГц;

• U1V10 — полный сигнал с первичной обмотки(в 10-ой точке);

• UV10 — разностный сигнал с первичной обмотки;

• U1 — полный сигнал со вторичной обмотки;

• U — разностный сигнал со вторичной обмотки;

• SK — средняя чувствительность по вторичной обмотке;

• SKV10 — средняя чувствительность по первичной обмотке;

• DUTO — приведённая погрешность по вторичной обмотке;

• DUTOV10 — приведённая погрешность по первичной обмотке;

• SL1 — индуктивность преобразователя;

• SLG — индуктивность связи с генератором;

• SM — взаимоиндуктивность обмоток;

• SLW — индуктивность вторичной обмотки;

• SL — индуктивность первичной обмотки.

Параметры кабеля: SL1K, SL2K

Рис.2

Методы ТОЭ для решения задачи метрологического моделирования ИИК.

Две основные электротехнические задачи:

1. получение ФПП (функции преобр. параметров)  C(H), R(H), L(H)

2. получение ФП (функции преобразования)  V(H)

• Символический метод (метод комплексных амплитуд)

Д ля решения задач электрических цепей на переменном токе.

R(t)  z(i)

 - круговая частота генератора изм. устройства.

V(t) Ú(i)

I(t)  İ(i)

Ω – круговая частота контролирующего процесса

Рис. 3

Условие корректного использования символического метода в расчётах:

 >> Ω

Расчёт линейной электрической цепи с ПП:

Основные методы расчёта линейных цепей:

1. Метод эквивалентного преобразования элементов цепи.

2. Метод составления уравнений для контуров.

3. Метод пропорциональных величин.и др.

Рис. 4 Схема линейной электрической цепи с ПП.

Метод эквивалентного преобразования:

1. суммирование сопротивлений параллельных и последовательных цепей;

2. преобразование источников напряжения и токов;

3. преобразование звезды в треугольник и обратно.

• R1(H), SL1(H) — параметры преобразователя(ФПП для ВТП)

• С — элемент настройки

• R0 — активное сопротивление, подключённой к ПП нагрузки.

• Z11, Z22, Z33 — контуры эквивалентных преобразований.

В подпрограмме UDB, пакета «Prototip», эквивалентные сопротивления определяются в виде:

Z11 = R1 + j∙P∙SL1, где P = 2πf

Z22 = … и т.д.

Лекция 3

26.02.07

Р ежимы работы иик

Рис. 5

Проявление влияющих воздействий (ВВ):

Случайная величина – величина, характеризующаяся числовым значением и вероятностью её появления, т.е. она определена на множестве x1, … ,xn; P1 … Pn.

Без многочисленных испытаний не может быть найден закон распределения, при этом ВАЖНО, чтобы все испытания проводились в одинаковых условиях.

Если имеет место единичное измерение, то полученное значение не может быть отнесено к категории случайных величин.

Для единичного испытания погрешность рассеяния измеренного значения равна бесконечности. С какой вероятностью определено значение, единожды измеренной величины, не может быть известно в принципе.

, где n – количество опытов.

Только многократные испытания в одних и тех же условиях могут быть использованы для описания закона распределения.

В условиях ГПС имеешь дело с измерениями в режиме «реального времени». ВВ может изменяться сколь угодно быстро  результат каждого измерения не следует рассматривать как случайную величину.

Решение задач высокой точности измерений за счёт статистических методов обработки результатов, в силу непроизвольного изменения условий опыта, становиться некорректным.

Величину, обладающую свойством принимать любые значения в заданном диапазоне, но не многократно, будем называть неопределённой.

Немногократность заключается в том, что измерение физической величины может быть повторены, но при этом варьируются условия эксперимента.

Неопределённость ВВ может иметь детерминированную связь с параметрами преобразователя или выходного сигнала.

ВВ, которое описывается детерминированной функцией, детерминированного по своей природе, но неопределённого по величине аргумента, будет называться псевдосистематическим воздействием.

ВВ

Систематические

Случайные

Неопределенные

постоянные

псевдосистематические псевдодетерминированные

Рис. 6

Структурные схемы цепи информ. сигналов:

1. последовательная цепь (схема с делителем)

2. дифференциальная схема

• мостовые измерительные схемы

• дифференциальные измерительные схемы

3. л огометрическая

I) Последовательная цепь:

Р ис. 7

Рис. 8

V — полный сигнал на преобразователе (слабо модулируется величиной нагрузки R)

Износ инструмента:

(По «лунке» задней (грани) кромки инструмента и определяют износ инструмента)

Рис. 9

Задача в электрических цепях:

Рис. 10

( — самое опасное слагаемое)

II) а)Мостовая измерительная схема

Дифференциальная схема включения представляет собой 2 канала с последовательно соединёнными преобразователями, у которых выходная величина каждого канала подаётся на вход вычитающего устройства.

Рис. 11

• на вход одного канала подается величина Н, а на вход другого – та же, но постоянная по величине

I I) б) дифференциальная схема

Рис. 12 Дифференциальная схема

Рис. 13 Рис. 14

- коэффициент усиления.

- удваивается чувствительность!  преимущество перед мостовой.

Лекция 4

Симметрирование ПИЦ

Принцип П.Кюри

Примерно 100 лет назад П.Кюри сформулировал принцип, согласно которому физический объект сохраняет свою симметрию если она соответствует симметрии среды, воздействующей на него.

При изменениях даже изначально симметричная система может утратить это свойство под действием входной величины, которой может быть как влияющее воздействие, так и непосредственно сама измерительная величина.

Сохраняются только те элементы симметрии которые совпали с симметрией среды.

В качестве показателя влияющего воздействия используется безразмерная величина-отношение модулей импеданса измерительной параметрической ячейки.

- импеданс измерительной параметрической ячейки при наличии ВВ

- импеданс измерительной параметрической ячейки при отсутствии ВВ

Виды симметрирования

В основу обеспечения точности должно закладываться начальное симметрирование измерительной цепи как по структуре, так и по величине параметров всех входящих в систему элементов.

Симметрирование измерительной цепи по сопротивлению это частичное симметрирование.

Системное частичное симметрирование позволяет обеспечить:

1. баланс напряжений (токов) в измерительной цепи.

2. расширить измерительный диапазон по отношению к значению показателей.

3. решать задачу повышения стабильности при измерении сигнала генератора.

Погрешность обуславливается нестабильностью сигнала генератора. Чаще всего проявляется в виде среза нуля с одновременным изменением чувствительности.

Симметрию элементов симметрированной цепи (схемы) симметрией первого рода.

Производственные работы ИИК заставляют ввести понятие симметрии второго рода – симметрии влияющих воздействий.

Утрата симметрии за счет несимметричного воздействия измеряемой величины конечно возможна, но это может выступить в качестве существенного фактора только в режиме глубокой модуляции (РГМ), которая имеет место чрезвычайно редко, доминирует режим малой модуляции (РММ).

Повышение точности и стабильности работы ИИК в условиях автоматического производства может достигаться только обеспечением симметрии первого и второго рода.

Измерительные цепи при наличии симметрии первого и второго рода будем называть бисимметричными.

Лекция 5

Формирование ИИК

12.03.2007

МВПП – модулирующее ВВ на преобразователь

МВВГ – моделирующее ВВ на генератор

Лекция 7

Виды ПО для контроля ИГ на токарном станке

1. Программы колибровки датчиков.

2.Программы колибровки размеров

3.Программы контроля инструмента

Технические характеристика ИГ

Технические характеристики трехкоординатных компонентных измерительных головок

ИИК сдатчиком касания НИАТ

Достоинство в том, что смещение стержня внутри контура не приводит к дополнительной погрешности.

Датчик контакта резец-деталь «ЭНИМС»

Электромеханическая модель

Rзр=φ(Г,σуд,S,V,t,T)

Г – геометрия

σуд - удельное сопротивление

S – подача

V – скорость

t – глубина

T – температура

Электромеханическая модель для датчика «ЭНИМС»

Р=ψ(Г,S,V,t,…,сож)

Лекция 8

Генераторные преобразователи

Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Пьезопреобразователи

Материал - кристаллы кварца

- напряжение давления на поверхности

-коэффициент пропорциональности

-относительная деформация

Е-модуль упругости

Q- площадь электрода

V- напряжение

i-ток утечки

-емкость преобразователя

Датчик для измерения силы сжатия и растяжения

Лекция 9

Методы неразрушающего контроля.

1.Магнитные методы неразрушающего контроля.

Применяются для объектов, которые частично изготовлены из ферромагнитных материалов. Взаимодействие магнитного преобразователя с ферромагнитным материалом, который присутствует в изделии.

Основные параметры:

1. Величина коэрцитивной силы;

2. Индукция и остаточная индукция

3. Магнитная проницаемость

4. Напряженность магнитного поля

Определяется либо по кривой намагничивания, либо по петле гистерезиса.

В – предельная индукция

Нс – величина коэрцитивной силы(напряженность, при которой индуктивность В=0)

Н- напряженность магнитного поля.

Нс≤100 А/м – магнитомягкие материалы

Нс≥10000А/м – магнитотвердые материалы

100А/м<Нс<10000A/м- ферромагнитные материалы

Магнитные методы позволяют определять структурное состояние механического напряжения материала, степень устойчивого напряжения материала, наличие дефектов в материале. Индукция зависит от количества С(углерода) в стали. Что позволяет проводить сортировку сталей. Также мы имеем возможность определять качество закалки, отпуска и т.д.

Задачи решаемые магнитным контролем.

Дефектоскопия(сплошность материала)

Толщинометрия (размеры)

Структуроскопия (физико-механические св-ва)

Классификация методов контроля

1.Магнитопорошковый

2.Магнио-графический

3.Ферозотовый

4.Гальвано-магнитный

5.Индкционный

6.Магниторезисторный

7.Магнитооптический

Технологический процесс магнитных методов контроля (ММК)

1 этап: Намагничивание(всё или область изделия)

2этап: Получение первичной информации

3этап: Расшифровка и анализ результатов

4этап: Размагничивание

Намагничивание

Магнитный контроль реализуется 2 способами

-в приложенном поле

-остаточной намагниченности

1. Деталь намагничивается и одновременно идет контроль

«+»можем создавать большие магнитные поля и получить высокую индукции. Метод используется для магнитотвердых материалов.

Намагничивание :

1.Продольное

2.Циркулярное

3.Комбинированное

1. Реализуется с помощью постоянных магнитов, эл.магнитов, соленоидов. Постоянные магниты хороши в «полевых» условиях . С помощью соленоидов можем создавать очень мощные магнитные поля и варьировать их. Соленоиды позволяют создавать равномерное магнитное поле.

2. Пропускание циркулирующего тока через проводник в объеме контроля.

3. Намагничивание в 2х взаимноперпендикулярных направлениях.

Намагничивание может осуществляться

1)постоянным током

2)переменным током(переменное поле)

3)импульсивный ток->к созданию импульсивных полей

4 Этап. Размагничивание

Чтобы удобно было работать с деталями дальше, следует их размагнитить.

Методы размагничивания:

1.Нагрев (после т.Кюри материал меняет свои магнитные свойства), но не всегда это позволительно делать

2. Воздействие на объект контроля переменного магнитного поля с убывающей до 0 амплитудой. Демагнитизаторы - устройства для размагничивания.

Лекция 13

1. Вибрационные методы неразрушающего контроля.

1.1 Виды процессов

Все процессы в технике делятся на:

• Детерминированные — процессы, которые могут быть описаны математическими соотношениями с высокой степенью точности. Они в свою очередь бывают:

• Периодические

• Непериодические

• Недетерминированные — процессы, протекание которых во времени не известно.

Периодические — процессы, в которых значения всех величин повторяются через одинаковые промежутки времени и в той же последовательности (y(t)=y(t+T), Т – период). Простейшей формой периодического колебания является синусоида. В реальных условиях синусоида встречается очень редко, чаще встречаются колебания с переменной частотой или с искаженной синусоидой (рис 1, 2, 3).

В этом случае для описания таких процессов используют метод преобразования Фурье (Любую периодическую зависимость рассматривают как комбинацию ряда гармонических колебаний с взаимозависимыми частотами). При этом, чем больше составляющих учитывается, тем лучше приближение к реальной зависимости.

Периодические процессы делятся на:

• Моногармонические колебания — колебания с одной частотой (рис. 4).

• Полигармонические колебания — колебания включающие множество гармонических колебаний (раскладывается в ряд Фурье, с частотами кратными основной частоте) (рис. 4).

1.2 Вибрации

При работе машин и механизмов различают два вида вибраций: линейная и угловая. Линейная вибрация характеризуется вибрационным перемещением, вибрационной скоростью, вибрационным ускорением, вибрационной резкостью, вибрационной силой, вибрационной мощностью. Угловая вибрация характеризуется углом поворота, угловой скоростью, угловым ускорением, угловой резкостью, моментом сил. Оба вида вибрации дополнительно характеризуются частотой, фазой, коэффициентом нелинейных искажений.

Под вибрационным перемещением (s(t)) понимают мгновенное значение координаты точки изделия при колебательном движении.

Вибрационная скорость:

.

Вибрационное ускорение:

.

Вибрационная резкость:

.

В процессе вибродиагностики при низких частотах (f≤100Гц) измеряют виброперемещение, позволяющее определить изменение взаимного положения элементов конструкции; при средних частотах (100 Гц<f≤1 КГц) измеряют виброскорость; при больших частотах (1 КГц<f) измеряют виброускорение, с помощью которого можно оценить надежность и устойчивость к перегрузкам конструкции.

Для измерения параметров вибрации используют:

• Кинематический метод. При этом замеряют координаты точки объекта относительно выбранной системы координат. Преобразователи, используемые в этом методе контроля — это преобразователи относительной вибрации.

• Динамический метод —основан на том, что параметры вибрации измеряют относительно искусственной, неподвижной системы отсчета. Преобразователи, используемые в этом методе — это преобразователи абсолютной вибрации.

Так же преобразователи для оценки вибрационных процессов делят на:

• Генераторные, преобразующие энергию механических колебаний в электрическую энергию.

• Параметрические, преобразующие механические колебания в изменение параметров электронной цепи.

1.3 Преобразователи для изменения вибраций.

1.3.1 Параметрические преобразователи. Вихретоковый преобразователь.

Схема включения параметрического вихретокового преобразователя:

Параметрический ВТП включается в резонансную схему.

При работе схемы, измеряющей расстояния до бесконечно удаленного (не существующего) объекта контроля, колебания контура представляют собой элемент с такой характеристикой (рис. 6):

При поднесении объекта на расстояние z, электромагнитное поле вихретокового преобразователя уменьшается ( ) и как следствие увеличивается частота колебаний ( ), то есть характеристика смещается вправо. Добротность контура ( , ) также уменьшается, что приводит к «расползанию» характеристики. Изменяя расстояние z от 0 до бесконечности, получим следующую характеристику (рис 7):

Контроль вибраций ВТП (рис. 8): ВТП(1) измеряют расстояние до колеблющегося объекта контроля(2). Так как объект контроля колеблется(3), то соответственно, меняется расстояние от преобразователя до него. В результате чего мы получаем колебания напряжения .

1.3.2 Генераторные преобразователи. Пьезопреобразователь.

В качестве генераторных преобразователей используют пьезопреобразователи (рис. 9).

Пьезопреобразователь жестко крепиться на объект контроля. При колебаниях объекта контроля, в месте с ним колеблется и корпус(4) преобразователя. Инерционный элемент(2), прикрепленный к корпусу через пружину(3),

не успевая за колебаниями корпуса, оказывает периодическое давление на пьезокристалл(1). Пьезокристалл поляризуется, в нем появляется ЭДС и, как следствие, начинает течь переменный ток. Частота этого тока совпадает с частотой колебаний, а амплитуда тока пропорциональна амплитуде колебаний.

На рисунке 9 представлен пьезопреобразователь, измеряющий виброускорение, т.е. пьезоакселерометр.

Лекция 14

2. Радиационные методы контроля.

Радиационные методы контроля основаны на регистрации и анализе проникающего и ионизирующего излучения после взаимодействия с объектом контроля. Для этого используют излучения с длинами волн 10^-8… 10^-14 м.

2.1 Контроль радиационными методами.

На рис. 10 представлена схема контроля. Источник излучения(1) испускает излучение, проходящее через объект контроля(2) и фиксируется детектором(3). При прохождении через объект контроля, ионизирующее излучение ослабляется. Это ослабление происходит из-за поглощения или рассеивания излучения.

Степень ослабления излучения зависит от: толщины или плотности исследуемого объекта, наличия дефектов в нем, интенсивности(M) и энергии(E) излучения.

Методы радиационного контроля позволяют контролировать толщину, плотность и наличие дефектов в детали.

2.2 Используемые излучения и его источники.

Используют три вида излучения:

• Рентгеновское излучение с длинами волн 4·12^-12…12·10^-9 м

• Гамма излучение с длинами волн менее 4·10^-12 м

• Нейтронное излучение

В промышленности в основном используют рентгеновское и гамма излучения.

Источниками рентгеновского излучения являются ускорители электронов, бетатроны.

В качестве источников гамма излучения применяются радиоактивные изотопы.

2.3 Детекторы излучения.

Детектор ионизирующего излучения — это чувствительный элемент средства измерения, предназначенный для преобразования энергии ионизирующего излучения в другой вид энергии, удобный для регистрации или измерения одного или нескольких величин, характеризующих воздействующее излучение.

Детекторы классифицируют по:

• По форме представления получаемой информации: аналоговые и дискретные.

• По форме зависимости выходного сигнала детектора от измеряемой величины: пропорциональные и не пропорциональные.

• По состоянию вещества чувствительного объема детектора: твердотельные, жидкостные и газовые.

Сейчас в основном используют рентгеновскую пленку, полупроводниковые пластины, телевизионные трубки «Видикон».

2.4 Классификация методов радиационного контроля.

Все виды радиационного контроля делят на: радиографические методы, радиоскопические методы, радиометрические методы.

2.4.1 Радиографические методы контроля.

Метод радиационного неразрушающего контроля основан на преобразовании радиационного изображения объекта контроля в радиографический снимок или записи этого изображения в запоминающем устройстве в последствии преобразовав в световое изображение.

Радиографические методы делят на:

• Методы прямой экспозиции – просвечивают изделие, получая изображение на радиографической пленке.

• Методы переноса изображения – получают изображение на специальном экране, потом переносят его с экрана на радиографическую пленку.

Эти методы используют для определения неоднородностей, нарушения «сплошности» или дефектов.

Разрешающая способность этих методов составляет десятки, сотни микрометров; производительность – 0,5 м²/ч, 3 м/ч.

Основные этапы при радиографии:

• Подготовка к радиографии

• Выбор источника излучения

• Определение режима работы

• Выбор детектора и его параметров

• Подготовка объекта к радиографии

  • Очистка изделия

  • Укладка пленки

  • Защита пленки от внешних источников

• Процесс радиографического контроля

• Химико-фотографическая обработка материала

  • Проявление

  • Проявка

  • Закрепление

• Анализ снимков.

2.4.2 Радиоскопические методы контроля.

Эти методы были разработаны, как методы экспресс контроля.

Радиоскопические методы — это методы неразрушающего контроля, основанного на преобразовании радиационного изображения объекта контроля в световое изображение на выходном экране или радиационно-оптическом преобразователе.

Параметры контроля можно регулировать в процессе измерения.

Интенсивность контроля составляет 3 м/мин.

Основным достоинством метода является дистанционность, т.е. контролер находится на достаточном расстоянии от места измерения.

2.4.3 Радиометрические методы.

Радиометрия основана на измерение одного или нескольких параметров ионизирующего излучения после его взаимодействия с объектом контроля.

Радиометрические методы делят на дефектоскопические и толщинометрические.

В качестве источников излучения используют бета активные и гамма активные источники.

Эти методы широко применяются при контроле толщины прокатных заготовок.

56