- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля по семестрам:
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (объем 300 часов)
- •Раздел 1. Получение, сохранение, представление и применение физической информации
- •1.1. Основные физические закономерности получения информации
- •1.2.Что такое информация?
- •1.3. Информация и сообщение
- •1.4. Органы чувств, воспринимающие информацию
- •Тема 1.5. Информативность информации. Измерительная информация и управляющая информация
- •1.6. Носители информации
- •1.7. Информация и обеспечение качества продукции
- •1.8. Анализ способов получения информации
- •Раздел 2. Акустический вид получения информации
- •2.1. Области применения акустических методов получения информации
- •2.2. Методы акустического вида получения информации
- •Преимущества и недостатки акустического контроля по сравнению с другими методами. Основные преимущества акустического контроля:
- •Раздел 3. Магнитный вид получения информации
- •Раздел 4. Электрический вид получения информации
- •Раздел 5. Вихретоковый вид получения информации
- •Раздел 6. Радиоволновой вид получения информации
- •Раздел 7. Тепловой вид получения информации
- •Раздел 8. Оптический вид получения информации
- •Раздел 9. Радиационный вид получения информации
- •Раздел 10. Вид контроля проникающими веществами
- •Раздел 11. Другие виды получения информации
- •Раздел 12. Интроскопия и автоматизация фопи
- •Заключение
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.3. Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.1. Практические занятия (очная форма обучения)
- •2.5.1.2. Практические занятия (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.1.3. Практические занятия (заочная форма обучения)
- •2.5.2. Лабораторный практикум
- •Лабораторные работы (очная форма обучения)
- •2.5.2.2. Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.2.3. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •Рейтинговая система оценки знаний
- •Информационные ресурсы дисциплины
- •Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект Введение
- •Раздел 1. Получение, сохранение, представление и применение физической информации
- •Тема 1.1. Основные физические закономерности получения информации
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.1
- •Тема 1.2. Что такое информация?
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.2
- •Тема 1.3. Информация и сообщение
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.3
- •Тема 1.4. Органы чувств
- •Передающие и воспринимающие органы человека и высших животных
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.4
- •Тема 1.5. Информативность информации. Измерительная информация и управляющая информация
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.5
- •Тема 1.6. Носители информации
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.6
- •Тема 1.7. Информация и обеспечение качества продукции
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.7
- •Тема 1.8. Анализ способов получения информации
- •2.1.2. Типы волн. Области применения
- •2.1.3. Преобразование электромагнитных волн в акустические
- •Акустические свойства сред.
- •Тема 2.2. Методы акустического вида получения информации.
- •2.2.1. Классификация методов
- •2.2.2. Методы отражения
- •2.2.3. Методы прохождения
- •2.2.4. Комбинированные методы
- •2.2.5. Методы собственных колебаний
- •2.2.6. Импедансные методы
- •2.2.7. Пассивные методы контроля
- •2.2.8. Способы создания акустического контакта
- •2.2.9. Преимущества и недостатки акустического контроля по сравнению с другими методами
- •Раздел. 3. Магнитный вид получения информации
- •Учёные установили, что магнитные материалы состоят из крохотных магнитиков, называемых магнитными доменами.
- •Метод магнитной памяти металла
- •Вопросы для самопроверки по разделу 3
- •Раздел 4 Электрические вид получения информации
- •Электропотенциальный метод
- •Электроискровой метод
- •Методы электрического сопротивления
- •Электроёмкостные методы
- •Термоэлектрические методы
- •Трибоэлектрический метод
- •Раздел 5. Вихретоковый вид получения информации
- •Классификация вихретоковых преобразователей
- •Контроль с помощью накладных вихретоковых преобразователей
- •Определение марки немагнитных электропроводящих материалов. Сортировка алюминиевых сплавов по химическому составу
- •Конструкции вихретоковых преобразователей
- •Накладные втп
- •Контроль качества металлизации отверстий печатных плат
- •Раздел 6. Радиоволновый вид получения информации
- •Раздел 7. Тепловой вид получения информации
- •Объекты и области применения инфракрасных методов получения информации
- •Перспективы развития теплового контроля
- •Раздел 8. Оптический вид получения информации
- •Фотохромные и термохромные краски
- •Эндоскопия
- •Волоконно-оптические эндоскопы
- •Перспективы использования эндоскопов. Видеоэндоскопы
- •Применение эндоскопии в таможенной практике
- •Раздел 9. Радиационный вид получения информации
- •Естественные источники радиации
- •Радиографические методы получения информации
- •Радиоскопический метод получения информации
- •Радиометрический метод получения информации
- •Радиофлюореметрический метод получения информации
- •Рентгеновская ламинография и топография
- •Масс-спектрометрический метод радиоуглеродной датировки веществ с использованием ускорителя
- •Раздел 10. Вид контроля проникающими веществами.
- •Тема 10.1. Капиллярный метод
- •10.1.1. Общие сведения о методе
- •10.1.2. Основные физические явления, используемые в капиллярной дефектоскопии
- •10.1. 3. Процессы капиллярной дефектоскопии
- •10.1.4. Чувствительность капиллярного контроля и ее проверка
- •10.1. 6. Объекты контроля
- •Тема 10.2. Методы течеискания
- •Методы контроля местной герметичности
- •Раздел 11. Другие виды получения информации
- •Раздел 12. Интроскопия и автоматизация физических основ получения информации (фопи)
- •Обобщённые структурные схемы автоматических средств получения информации
- •Список использованной литературы
- •Приложение 1
- •Классификация методов контроля герметичности
- •Современные основные приборы нк (2008 г.) для получения, обработки и применения разнообразной физической информации
- •3.3. Технические средства обеспечения дисциплины
- •4.1. Общие указания
- •1. Цель контрольной работы
- •Задача 1 Расчёт платинового термопреобразователя сопротивления
- •Задача 2 Расчёт чувствительности капиллярного контроля
- •Указания к выполнению задачи
- •Методические указания и задания на курсовую работу Цель курсовой работы
- •Пример составления реферата курсовой работы
- •Справочное Пример оформления титульного листа курсовой работы
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5, Кафедра приборов контроля и систем экологической безопасности
- •Справочное
- •Текущий контроль Блок тестов рубежного контроля
- •1. В чём основное отличие понятий «объект контроля» (ок) и «объект получения информации (опи)?
- •2. В чем разница между разрушающими и неразрушающими методами получения информации?
- •3. В каких случаях получения информации об объекте контроля не всегда необходимо подавать физическое воздействие I.
- •24. Что такое «детектор лжи»?
- •25. Какие материалы можно отнести к наноматериалам?
- •Ответы на тесты
- •Итоговый контроль
- •4.3.1.Блок итогового контроля за первый семестр
- •Вопросы к зачёту по 1 части дисциплины
- •Блок итогового контроля за второй семестр
- •Вопросы к экзамену по всему курсу дисциплины
- •191186, Санкт-Петербург, ул.Миллионная, д.5
2.1.2. Типы волн. Области применения
В акустическом контроле используются различные типы колебаний и волн, отличающихся направлением колебаний, распределением амплитуд колебаний и волн в среде, скоростью распространения волн.
В акустике различные типы колебаний и волн принято называть модами.
В твердых, жидких и газообразных средах существует упругость объема, т. е. среда стремится сохранить свой объем. В твердом теле также существует упругость формы, т. е. твердое тело стремится сохранить не только свой объем, но и свою форму. Это свойство твердого тела связано со сдвиговой упругостью. Например, два слоя жидкости можно легко сдвинуть друг относительно друга, а две плоскости в твердом теле сопротивляются сдвигу. Попытка расширить или сжать объем, сдвинуть соседние слои ударом или переменной по направлению силой приведет к возникновению упругих колебаний.
Таким образом, во всех средах (кроме вакуума) могут существовать колебания растяжения-сжатия. Волны с такими колебаниями — это продольные волны, или волны растяжения-сжатия. При распространении в твердом теле колебания частиц среды в продольной волне в основном происходят вдоль направления распространения волны (см. рис. 2.1, а).
В твердом теле существуют также волны сдвига. Частицы в них колеблются поперек направления распространения волны. Их поэтому называют поперечными или сдвиговыми волнами (см. рис. 2.1, в). На рисунке показаны колебания границ слоя, в котором распространяется поперечная волна, но в действительности среда считается безграничной.
Существование двух независимых типов волн (продольной и поперечной) с разными скоростями следует из волнового уравнения. Сводка основных типов волн в твердом теле и формулы для расчета их скоростей (через скорость продольной волны) приведены (в табл. 2.2).
Скорость распространения поперечной волны приблизительно в два раза (точнее, в 1,8 ... 1,9 раза) меньше, чем продольной.
Поперечные волны, распространяющиеся наклонно к какой-либо поверхности (например, к поверхности ввода колебаний) или вдоль нее, разделяют на волны с направлением колебаний, параллельным поверхности (их называют горизонтально-поляризованными, SH, ТН), и волны с направлением колебаний, перпендикулярным к этой поверхности (их называют вертикально-поляризованными, SV, ТV). Они по-разному отражаются от поверхностей и структурных неоднородностей. На практике обычно применяют SV-волны, однако по отношению к поверхности отражателя они могут быть SH-волной или иметь SV- и SH-составляющие. Общее название продольных и обоих типов поперечных волн - объемные волны.
Продольную волну возбуждают с помощью прямого преобразователя (см в приложении 2)
Поперечную волну, перпендикулярную к поверхности, можно возбудить прямым пьезопреобразователем, если снабдить его пьезопластиной, совершающей сдвиговые колебания. Такие преобразователи в России не выпускают. Пластину лучше всего приклеить к поверхности контролируемого объекта, например, воском, так как поперечная волна практически не распространяется в жидкости. Для передачи поперечной волны можно также применить очень вязкие жидкости, например неотвержденную эпоксидную смолу.
Продольная и вертикально-поляризованная поперечная волны — основные типы волн, используемых для ультразвукового контроля материалов. Ими можно выявлять как объемные, так и поверхностные дефекты .
В твердом теле кроме объемных существуют также специфические волны, распространяющиеся вдоль поверхности, -поверхностные и головные.
Поверхностная волна (волна Рэлея) представляет линейную комбинацию продольной и поперечной волн. Такая комбинация дает возможность удовлетворить условие равенства нулю напряжений на свободной поверхности, вдоль которой распространяется волна. В жидкости поверхностных волн нет. Волны, наблюдаемые на поверхности воды, например, связаны в основном с гравитационными, а не с упругими силами.
Амплитуда рэлеевской волны имеет максимум на поверхносте и уменьшается в десять раз на глубине ~ = длины поверхностной волны. Рэлеевская волна распространяется на большие расстояния (порядка 1 ...2 м), следуя изгибам поверхности, как бы "облизывая" плавные выпуклости и впадины на поверхности объекта контроля. На выпуклой поверхности скорость ее увеличивается, а на вогнутой уменьшается и одновременно растет затухание. При резком изменении профиля поверхности рэлеевская волна частично отражается, частично проходит через препятствие, а частично трансформируется в объемные волны. Например, при падении на прямой двугранный угол коэффициент отражения (по амплитуде) 0,3; коэффициент прохождения 0,7; доля трансформированной энергии ~20 %.
Рэлеевские волны рассеиваются на неровностях поверхности и хорошо выявляют дефекты на самой поверхности. Чувствительность быстро убывает с глубиной залегания дефектов. Дефекты на глубине, большей длины рэлеевской волны, практически не выявляются. Рэлеевские волны иногда применяют для контроля изделий на поверхностные дефекты вместо магнитного или капиллярного методов контроля. Если нажать на поверхность перед отражателем УЗ пальцем, смоченным в масле, амплитуда эхосигнала рэлеевской волны уменьшится. Так определяют место, где расположен дефект.
Следует отметить, что поверхностная горизонтально поляризованная поперечная волна не является волной Рэлея, поскольку последняя - комбинация вертикально поляризованной поперечной волны и продольной волны, которые в рассматриваемом случае отсутствуют.
Самостоятельно, с помощью рекомендованной литературы изучить специфические типы волн типа волн Стоунли, боковых волн, головных волн, вытекающих волн, ползущих волн и т .д.
Каждый тип волны имеет свой характер распространения в исследуемом материале и свою скорость распространения. Исследуя эти волны можно получить большое количество информации о размерах изделия, его внутренней структуре, наличии дефектов, термообработки и т. д.