Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Вступ
Однією з найважливіших проблем трубопровідного транспорту є збереження нормального стану лінійної частини промислових та магістральних трубопроводів. Підземні трубопроводи, які працюють при нормальних режимах, зберігаються принаймні кілька десятків років. Так, наприклад, у США деякі трубопроводи, які пропрацювали близько двадцяти років, повністю збереглися і не потребують ремонту. Цьому сприяла та велика увага, яка приділяється систематичному контролю стану підземних і надземних трубопроводів і своєчасна ліквідація дефектів, що з'являються.
Як правило, більшість дефектів на трубопроводах з'являються в результаті корозійних та механічних пошкоджень, визначення місця та характеру яких пов'язані з низкою труднощів та великими матеріальними витратами. Цілком очевидно, що розтин трубопроводу для його безпосереднього візуального обстеження є економічно невиправданим. До того ж обстежити можна лише зовнішню поверхню трубопроводу. Тому протягом останніх років у нашій країні та за кордоном зусилля спеціалізованих науково-дослідних та проектних організацій спрямовано на вирішення проблеми визначення стану підземних та надземних промислових, магістральних нафтопродуктопроводів без їх розкриття. Ця проблема пов'язана з великими технічними труднощами, проте при використанні сучасних методів та засобів вимірювальної техніки успішно вирішується.
У роботі ми розглянемо один із методів, який забезпечує виявлення дефектів.
1. Особливостірадіохвильовогометоду
Радіохвильовий контроль, що не руйнує, заснований на реєстрації зміни параметрів електромагнітних коливань НВЧ, що взаємодіють з об'єктом дослідження. Діапазон довжин хвиль, що переважно використовується в радіохвильовому контролі, обмежений 1 - 100 мм. Більше освоєні та забезпечені вимірювальною апаратурою 3-см та 8-мм піддіапазони.
Радіохвильовий контроль застосовують для вирішення всіх типових завдань неруйнівного контролю: товщинометрії, дефектоскопії, структуроскопії та інтроскопії (контролю внутрішньої будови). Використовувана при цьому апаратура зазвичай побудована на базі стандартних або модернізованих елементів НВЧ. Спеціальним елементом при вирішенні конкретної задачі може бути джерело або приймач випромінювання, а також пристрій для кріплення та переміщення об'єкта.
Серед інших особливостей радіохвильового контролю порівняно з оптичним та радіаційним слід відзначити використання імпедансного методу для розрахунку параметрів сигналів та сумісність довжини хвилі випромінювання з розмірами радіохвильового тракту «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання».
Випромінювання НВЧ відносяться до області радіохвиль, які з моменту свого відкриття використовувалися для передачі інформації. Застосування хвиль НВЧ для цілей ПК вимагало створення теорії їхньої взаємодії з об'єктом контролю. Цілком природно, що в розробленій теорії були враховані результати, отримані в радіозв'язку для хвильових систем з розподіленими параметрами (довгих ліній, хвилеводів та ін) імпедансним методом, в якому радіохвильовий тракт «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання» замінюється моделлю у вигляді довга лінія. У цьому канал поширення коливань НВЧ (двопровідні лінії, хвилеводи, вільний простір) характеризують хвильовим опором. Для ідеального діелектрика воно речовинно при е r = 1 дорівнює z 0 = 377 Ом.
Ставлення г/(ще a)=tgдназивають тангенсом кута діелектричних втрат і відносять до найважливіших параметрів діелектриків. Тут г - питома електрична провідність; щ – кутова частота. На одній частоті (tgд< 0,01) материал может считаться диэлектриком, на другой (tgд >100) – провідником. При розрахунках до ідеальних діелектриків відносять матеріали, для яких tgд< 0,01. На частотах, меньших 9x10 6 Гц, морскую воду относят к классу диэлектриков; на частотах, больших 9x10 10 Гц, - к классу проводников. В промежуточной области 0,001 < tgд < 100 материал называют несовершенным диэлектриком, характеризующимся комплексной диэлектрической проницаемостью и комплексным волновым сопротивлением.
Для провідників уявна частина комплексної діелектричної проникності велика в порівнянні з речовинною частиною: е">>е a і хвильовий опір визначається виразом z c дорівнюватиме квадратному кореню з відношення (щм a) / г. Зі зростанням частоти, z c збільшується і хвилі не можуть глибоко проникати у провідник Явище екранування зовнішніми шарами матеріалу глибинних шарів від проникнення поля називають скін-ефектом.
Швидкість поширення електромагнітної хвилі в недосконалому діелектрику залежить від частоти так як е" = г / щ. Величина v характеризує швидкість переміщення точок, що зберігають одну і ту ж фазу хвилі. Залежність v = f (щ) називають дисперсією. Через швидкість знаходиться довжина хвилі л =vT v.
При переході електромагнітної хвилі з одного середовища до іншого за нормаллю до граничної поверхні формується відбита хвиля. При накладенні обох хвиль утворюється стояча хвиля, що характеризується коефіцієнтом стоячої хвилі за напругою k стU = E max / E min або коефіцієнтом хвилі, що біжить, за напругою k дu = l / k стU . Максимуми стоячої хвилі виходять там, де діючі значення напруженості падаючої та відбитої хвиль складаються, а мінімуми - там, де вони віднімаються.
Параметри провідних матеріалів на частоті 1010 Гц
Наведені формули вказують на можливість отримати необхідний результат, ґрунтуючись на законах геометричної оптики чи теорії довгих ліній. При застосуванні другого підходу для розрахунку параметрів сигналів НВЧ реальну систему «джерело випромінювання - об'єкт контролю - приймач» замінюють моделлю у вигляді довгої лінії з такими ж хвильовими опорами та розмірами, як у реальній системі. Варіант побудови такої моделі показано нижче. Електромагнітні параметри шарів виробу (е i, м i, г i) враховуються через комплексні хвильові опори Z i відрізків довгої лінії. Вхідний опір приймача та вихідний опір джерела випромінювання (генератора) враховуються хвильовими опорами Z п і Z р.
Дефект у вигляді розшарування замінюється в моделі плоскопаралельним шаром такої ж товщини, як дефект. Амплітуда сигналу від дефекту зменшується пропорційно площі, що займає дефект відносно площі контрольованої зони.
Сумірність довжини хвилі випромінювання НВЧ з розмірами елементів радіохвильового тракту обумовлює складний характер електромагнітного поля в системі контролю. З цієї причини методика оцінки сигналів у системі має характерну особливість. Якщо відстань між межами різних однорідних середовищ, що становлять досліджуваний об'єкт, перевищує довжину хвилі у матеріалі, компоненти електромагнітної хвилі оцінюють на основі законів геометричної оптики.
В іншому випадку краще застосування імпедансного методу. В обох випадках одержувані оцінки сигналів у системі наближені і не виключена поява великих помилок. Тому рекомендується користуватися розрахунковим методом визначення відносних значень величин - зміни амплітуд сигналів при малих змінах параметрів досліджуваного предмета чи умов контролю. Що ж до абсолютних значень сигналів, їх слід оцінювати експериментально.
Коротко зупинимося на методах та засобах радіохвильового контролю. Якщо контрольована величина безпосередньо пов'язана з напруженістю поля (потужністю) відбитого, минулого або розсіяного випромінювання, використовується амплітудний метод контролю. Технічна реалізація методу проста, проте невисока завадостійкість обмежує його застосування. Більш надійні результати отримують, використовуючи фазовий та амплітудно-фазовий методи, що базуються на виділенні корисної інформації, укладеної у змінах амплітуди та фази хвилі. Для виділення цієї інформації в апаратуру контролю вводять опорне плече «джерело - приймач випромінювання» та схему порівняння сигналів від об'єкта контролю з опорним.
Якщо товщина об'єкта перевищує довжину хвилі зондуючого випромінювання, що використовується, рекомендується для її вимірювання використовувати геометричний або тимчасовий метод. У першому випадку контрольований параметр пов'язаний із відхиленням положень відбитого променя в площині реєстрації щодо обраної системи координат, у другому - зі зміною затримки сигналу у часі.
Для контролю тонкоплівкових та анізотропних матеріалів застосовують поляризаційний метод, заснований на аналізі змін площини або виду поляризації коливань після взаємодії випромінювання з ОК. Перед випробуваннями приймальну антену розгортають до того часу, поки сигнал її виході від зразкового ОК стане рівним нулю. Сигнали від ОК, що випробовуються, характеризують ступінь відхилення їх властивостей від зразкового.
Голографічний метод дає хороші результати при контролі внутрішньої будови ОК, проте через складність його апаратурної реалізації метод має обмежене застосування.
Радіохвильовий контроль по минулому випромінюванню дозволяє виявити дефекти виробу, якщо їх параметри a і е значно відрізняються від аналогічних параметрів основного матеріалу, а розміри співмірні або перевищують довжину хвилі зондувального випромінювання. У найпростішому варіанті такого контролю в приймальному тракті підтримують режим хвилі, що біжить. Найбільш повну інформацію дає застосування багатоелементних антен, оскільки в цьому випадку вдається відтворити внутрішню структуру об'єкта. Для підвищення роздільної здатності дефектоскопії використовують метод самопорівняння. Він реалізується за допомогою двох комплектів випромінюючих та приймальних пристроїв, максимально наближених один до одного. Результуючий сигнал визначається різницею амплітуд та фаз сигналів приймачів кожного каналу. Наявність дефекту призводить до зміни умов поширення хвилі в одному каналі та появі різницевого сигналу. Аналіз динаміки зміни сигналу під час періодичного проходження дефекту через зону контролю радіохвильового дефектоскопа дозволяє знизити поріг його чутливості.
Резонансний метод радіохвильового контролю заснований на введенні ОК в резонатор, хвилевод або довгу лінію та реєстрації змін параметрів електромагнітної системи (резонансної частоти, добротності, числа типів коливань, що збуджуються і т.д.). Цим методом контролюються розміри, електромагнітні властивості, деформації та інші параметри. Успішно використовується резонансний метод контролю рівня рідин у резервуарах і параметрів руху різних об'єктів.
Радіохвильові засоби неруйнівного контролю - це датчики з чутливим елементом, в якому контрольована величина перетворюється на інформативний параметр; генератори НВЧ – джерела електромагнітних коливань; вторинні перетворювачі призначені для формування сигналів реєстрації та управління.
радіохвильовий контроль неруйнівний дефектоскопія
2. Джерела та приймачі радіохвильового випромінювання НВЧ
Коливання НВЧ можуть бути отримані за допомогою генераторів магнетронного типу, ламп зворотної хвилі, відбивних клістронів, квантово-механічних генераторів та напівпровідникових приладів. Найбільше застосування знаходять клістрони, потім слідують магнетрони, лампи зворотної хвилі та напівпровідникові генератори.
Відображувальні клістрони широко застосовують як генераторів, що задають, в радіолокаційних станціях, в підсилювальних ланцюжках малопотужних передавачів, в радіорелейних лініях зв'язку, малопотужних генераторах НВЧ безперервного або імпульсного випромінювання в передаючих пристроях малого радіусу дії (радіодальноміри, вимірювальної та малогабаритної апаратури завдяки ряду переваг перед іншими малопотужними генераторами НВЧ. Це, зокрема, низький рівень шумів флюктуації, простота експлуатації і висока надійність при зміні в широких межах умов експлуатації. Відбивні клістрони малої потужності (до 100 мВт), що випускаються, перекривають широкий діапазон довжин хвиль, аж до субміліметрових. Деякі типи клістронів вимагають примусового повітряного охолодження, особливо призначені для роботи в короткохвильовій частині міліметрового діапазону, коли важко підвищити їх ккд. На жаль, теплові догляди частоти переважають над усіма іншими і притаманні будь-якому типу генераторів НВЧ.
Магнетронні генератори охоплюють широкий діапазон частот і забезпечують великий діапазон потужностей в імпульсі: від одиниць ват до десятків мегават. Вони знаходять широке застосування в радіоелектронній апаратурі як генератори, що задають, джерел потужності НВЧ і т.д. Однак останнім часом намічається відмова від їх широкого використання внаслідок великої нестабільності частоти, що генерується, і теплових доглядів частоти. Крім того, наявність постійних магнітів збільшує масу магнетронів, для живлення потрібні висока напруга та інтенсивне охолодження (шляхом обдування) резонатора.
Лампи зворотної хвилі (ЛОВ) відносяться до класу широкодіапазонних генераторів коливань НВЧ з електронною перебудовою частоти. Випускається велика кількість типів ЛОВ, що перекривають діапазон хвиль від 60 см до десятих часток міліметра. Для фокусування електронного променя ЛОВ в основному застосовують постійні магніти трубчастої форми. Такі ЛВВ випускаються у вигляді пакетованої конструкції, в якій об'єднані корпус ЛВВ, постійний магніт і юстирующее пристосування. Тому нормальна робота ЛВВ може бути порушена за наявності зовнішніх магнітних полів або розташованих поблизу ЛВВ феромагнітних матеріалів. Як правило, відстань між ЛОВ та подібними матеріалами має бути не менше 400 мм. Режим роботи ЛОВ залежить від зовнішніх умов (температури, вологості), а також погодження з навантаженням.
Лампи зворотної хвилі особливо критичні зміни температури середовища. При вплив на лампи зворотної хвилі механічних ударів і вібрацій відбуваються періодичні зміни відстані між окремими електродами електронної гармати або їх поперечні зсуви щодо один одного, що супроводжується амплітудною та частотною модуляцією коливань, що генеруються. Девіація частоти ЛОВ при вібраціях зазвичай дещо більша, ніж у клістронів. До недоліків ламп даного типу відноситься також те, що дані лампи, що знаходилися на зберіганні і тривалий час (більше двох місяців) не включаються, повинні бути піддані тренуванню, що займає не менше 1,5 год. Генератори на основі ЛОВ, як і всі генератори НВЧ з широким діапазоном електронної перебудови частоти, не мають високої стабільності частоти при роботі в будь-якій точці діапазону.
Ефективний автогенератор сантиметрових і міліметрових хвиль може бути створений на напівпровідниковому еквіваленті відбивного клістрона - лавинно-прогоновому діоді (ЛПД), який є основою ряду пристроїв НВЧ (генераторів, підсилювачів, частотних перетворювачів).
В основі роботи ЛПД лежить ефект генерації когерентних коливань при лавинному пробоі напівпровідникових діодів НВЧ. Отримувана при цьому потужність коливань в безперервному режимі становить для різних діодів від десятків мікроват до кількох міліват при довжині хвилі 0,8-10 см. Генератор складається з лавинно-пролітного діода і порожнистого резонатора, пов'язаного з корисним навантаженням. Характерна особливість ЛПД - підвищений рівень шуму на високих (10 4 ГГц) частотах. Навіть у германієвих дифузійних ЛПД з однорідним пробоєм цей рівень на 25-30 дБ перевищує дробовий шум вакуумного діода з таким же струмом. У кремнієвих ЛПД, де пробій супроводжується мікроплазмовими явищами, рівень шуму може перевищувати на 60-70 дБ дробовий шум.
Малогабаритні генератори сантиметрового діапазону (3-15 ГГц) забезпечують у безперервному режимі при струмі живлення 10-20 мА і напрузі 20-70 вихідну потужність від 5 до 50 мВт при ккд 3-7%. Значний рівень найвищих гармонік у діапазоні лавинного струму дозволяє використовувати ЛПД сантиметрового спектру хвиль для створення генераторів міліметрового спектра. Резонатор такого генератора доцільно робити дво-або триконтурним, щоб один з контурів, не пов'язаний з корисним навантаженням, був налаштований на основну частоту в короткохвильовій частині сантиметрового діапазону (10-15 ГГц), а інші - на вищі гармоніки. Генератори цього типу мають у верхній частині міліметрового діапазону вихідну потужність (у безперервному режимі) порядку одиниць міліватів. Однак спектральна щільність флюктуації амплітуди та частоти ЛПД на 15-20 дБ вище, ніж у відбивних клістронів. Отже, НВЧ-пристрої на ЛПД мають такі переваги, як малі габарити, маса, економічність харчування і т.д. Основний їхній недолік - високий рівень шумів.
Створено та отримали також практичне застосування напівпровідникові генератори НВЧ на діодах Ганна. Вони працюють при низьких напругах живлення (4-8,5 В), споживаючи при цьому струм від 0,4 до 1,5 А.
Порівняльна характеристика деяких типів генераторів НВЧ
Література
1. Неруйнівний контроль. 6. Довідник. За заг. ред. В.В. Клюєва, Москва, 2006 р.
2. МільманІ.І. «Радіохвильовий, тепловий та оптичний контроль», частина 1, навч. посібник, Єкатеринбург, 2001
3. Єрмолов І.М., Останін Ю.А. «Методи та засоби неруйнівного контролю», 1988 р., вищ. школа.
Розміщено на Allbest.ru
...Подібні документи
Метод неруйнівного контролю стану поверхні напівпровідникових пластин, параметрів тонких поверхневих шарів та меж розділу між ними. Методика вимірів на еліпсометрі компенсаційного типу. Застосування еліпсометричних методів контролю.
реферат, доданий 15.01.2009
Сутність методу магнітної дефектоскопії. Розрахунок складових напруженості поля. Розробка автоматизованої системи магнітопорошкового контролю осі колісної пари вагон. Регулює швидкість обертання асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором.
дипломна робота , доданий 19.06.2014
Засоби реєстрації та кількісних вимірів світлової енергії. Теплові та фотонні приймачі оптичного випромінювання: напівпровідникові болометри, термоелементи, фоторезистори, фото- та світлодіоди; параметри, що характеризують їх властивості та можливості.
презентація , доданий 07.06.2013
Класифікація та моделі теплової дефектоскопії. Модель активного теплового контролю за пасивними дефектами. Оптична пірометрія. Прилад теплового контролю. Схеми яскравого візуального пірометра з ниткою, що зникає. Пірометри спектральних відносин.
реферат, доданий 15.01.2009
Природа та характеристики магнітного поля. Магнітні властивості різних речовин та джерела магнітного поля. Влаштування електромагнітів, їх класифікація, застосування та приклади використання. Соленоїд та його застосування. Розрахунок пристрою, що намагнічує.
курсова робота , доданий 17.01.2011
Метод високоточної гелієвої дефектоскопії. Розчинність гелію у кристалах з дефектами вакансійного типу. Схема термодесорбційної установки, методика вимірів. Система вакуумування, калібрування мас-спектрометра, контролю температури осередків насичення.
контрольна робота , доданий 03.12.2014
Технічні засоби візуально-оптичної дефектоскопії. Технічні характеристики відеокроулера Rovver 400. Вибір методу контролю та теоретичне моделювання, оцінка чутливості. Розробка структурної схеми встановлення, її впливом геть екологію.
дипломна робота , доданий 08.09.2014
Склад електротехнічного обладнання, завдання контролю його параметрів. Канал контролю вологості елегазу. Моніторинг підстанційного обладнання. Діапазон величин контрольованих параметрів. Конструкції системи діагностики та контролю КРУЕ.
курсова робота , доданий 01.02.2012
Загальна характеристика методів, які застосовуються для вимірювання параметрів капілярів фільєрів: голографічної інтерферометрії, Фур'є-оптики, мікроскопічний. Порівняльний аналіз розглянутих методів, визначення їх основних переваг та недоліків.
контрольна робота , доданий 20.05.2013
Типи джерел випромінювання, принципи їхньої класифікації. Джерела випромінювання симетричні та несиметричні, газорозрядні, теплові, з різним спектральним розподілом енергії, на основі явища люмінесценції. Оптичні квантові генератори (лазери).
Міністерство освіти та науки Російської Федерації
Федеральна державна бюджетна освітня установа
вищої професійної освіти
«ПЕРМСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ДОСЛІДНИЙ
ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ"
Кафедра «Будівельних конструкцій»
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
Технічна діагностика. Радіохвильовий контроль.Приклади реалізації стосовно будівельних конструкцій будівель та споруд під час обстеження.
Виконав:
Студент гр.ПГС-07-1 Мальцев Н.В.
Перевірив:
доцент, к.т.н. Патраков О.М.
РЕФЕРАТ
Реферат: 20 с., 2 ч., 11 джерел.Об'єктом реферування є радіохвильовий метод контролю.
Мета роботи полягає у визначенні поняття радіохвильового контролю, його видів та окремих випадків застосування контролю на практиці У результаті реферування визначено поняття радіохвильового контролю, його особливості, сфери застосування, гідності, недоліки.
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ………………………………………………………. ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ……………………………………………………. ВСТУП………………………………………………………….…………… ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА…………………………………...... ...........…. Цілі, завдання та методи технічної діагностики………………………. Основні положення……………………………………………….……… РАДІОВОЛНОВИЙ КОНТРОЛЬ………………………….…….…......... .......….. Особливості методу…………………………………………….................. Методи та засоби контролю……………………………………………... Приклади реалізації радіохвильового методу при обстеженні будівель і споруд……………………………..…. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ………………………………………….…………..….ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ
НК - неруйнівний контроль Д - діагностика ОК - об'єкт контролю НВЧ - надвисокі частоти П - щільність середовищаТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ
Неруйнівний контроль – контроль надійності та основних робочих властивостей та параметрів об'єкта або окремих його елементів (вузлів), що не вимагає виведення об'єкта з роботи або демонтажу.Радіохвильовий неруйнівний контроль - ПК, заснований на аналізі взаємодії електромагнітного випромінювання даохвильового діапозону з об'єктом контролю.
Дефектоскоп – пристрій виявлення дефектів у виробах з металевих і неметалевих матеріалів методами неруйнівного контролю.
Радіохвильовий дефектоскоп – прилад радіохвильового ПК, призначений для виявлення, реєстрації та визначення розмірів та (або) координат дефектів типу порушень суцільності та неоднорідності в об'єкті контролю.
Радіохвильовий товщиномір – прилад радохвильового ПК, призначений для вимірювання товщини ОК або його елементів.
Радіохвильовий структуроскоп – пристрій радіохвильового ПК, призначений для якісного визначення параметрів, що характеризують структуру.
Радіохвильовий густомір – прилад радіохвильового ПК, призначений для вимірювання густини або пористості радіопрозорих речовин, матеріалів та виробів з них.
Радіохвильовий перетворювач – частина приладу радіохвильового ПК, що служить для генерації, випромінювання та (або) прийому радіохвиль з подальшим перетворенням на електричний заряд.
ВСТУП
Технічна діагностика є складовою технічного обслуговування. Основним завданням технічного діагностування є скорочення витрат за технічне обслуговування об'єктів, і зменшення втрат від простою внаслідок відмов. Сучасна технологія діагностування передбачає використання математичних моделей та імітаційного моделювання.ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА
Цілі, завдання та методи технічної діагностики.Термін «діагностика» походить від грецького слова «діагноза», що означає розпізнавання, визначення.
Технічною діагностикою називається наука про розпізнавання технічного стану об'єкта.
Метою технічної діагностики є підвищення надійності та ресурсу технічних виробів.
Найбільш важливим показником надійності виробу є відсутність відмов під час його функціонування (безвідмовність), оскільки відмова виробу може призвести до тяжких наслідків. Технічна діагностика завдяки ранньому виявленню дефектів і несправностей дозволяє усунути подібні відмови в процесі технічного обслуговування та ремонту, що підвищує надійність та ефективність експлуатації виробів.
Технічна діагностика вирішує широке коло завдань, багато з яких є суміжними із завданнями інших наукових дисциплін. Основне завдання технічної діагностики є розпізнавання технічного стану об'єкта за умов обмеженої інформації. Аналіз стану проводиться в умовах експлуатації, при яких отримання інформації вкрай утруднене, тому часто не можливе за наявною інформацією зробити однозначне висновок і доводиться використовувати статистичні методи.
Теоретичним фундаментом на вирішення основного завдання технічної діагностики слід вважати загальну теорію розпізнавання образів. Технічна діагностика вивчає алгоритми розпізнавання стосовно завдань діагностики, які можуть розглядатися як завдання класифікації.
Алгоритми розпізнавання у технічній діагностиці частково ґрунтуються на діагностичних моделях, що встановлюють зв'язок між технічними станами виробу та їх відображення у просторі діагностичних ознак. Важливою частиною проблеми розпізнавання є правила прийняття рішень (вирішальні правила).
Рішення діагностичних завдань (віднесення виробу до справних чи несправних) завжди пов'язані з ризиком помилкової тривоги чи пропуску мети. Для ухвалення обґрунтованого рішення залучаються методи теорії статистичних рішень. Вирішення завдань технічної діагностики пов'язане з прогнозуванням надійності на найближчий період експлуатації (до наступного технічного огляду). Тут рішення ґрунтуються на моделях відмов, що вивчаються в теорії надійності.
Іншим важливим напрямом технічної діагностики є теорія контролеспособности.
Контрольноздатністю називається властивість виробу забезпечувати достовірну оцінку його технічного стану.
Контрольоздатність створюється конструкцією виробу та прийнятою системою діагностики. Основним завданням теорії контрольноздатності є вивчення засобів та методів отримання діагностичної інформації. У складних технічних системах використовується автоматизований контроль стану, яким передбачається обробка діагностичної інформації та формування сигналів, що управляють. Методи проектування автоматизованих систем контролю становлять один із напрямів теорії контрольноздатності. Завдання теорії контрольноздатності пов'язані з розробкою алгоритмів пошуку несправностей, розробкою діагностичних тестів, мінімізацією встановлення діагнозу.
Якість виробів представляє сукупність властивостей, що визначають їхню придатність для експлуатації. Надійність є найважливішим технікоекономічним показником якості будь-якого технічного пристрою, зокрема електричної машини, що визначає її здатність безвідмовно працювати з незмінними технічними характеристиками протягом заданого проміжку часу за певних умов експлуатації. Проблема забезпечення надійності пов'язана з усіма етапами створення виробу та всім періодом його практичного використання. Надійність виробу закладається в процесі його конструювання та розрахунку та забезпечується у процесі його виготовлення шляхом правильного вибору технології виробництва, контролю якості вихідних матеріалів, напівфабрикатів та готової продукції, контролю режимів та умов виготовлення. Надійність зберігається застосуванням правильних способів зберігання виробів та підтримується правильною експлуатацією його, планомірним доглядом, профілактичним контролем та ремонтом.
Стан об'єкта описується сукупністю (множиною) визначальних його параметрів (ознак). Розпізнавання стану об'єкта – віднесення стану об'єкта до одного з можливих класів (діагнозів). Число діагнозів (класів, типових станів, еталонів) залежить від особливостей завдання та цілей досліджень.
Часто потрібно провести вибір одного з двох діагнозів (диференціальна діагностика чи дихотомія); наприклад, "справний стан" або "несправний стан". В інших випадках необхідно детальніше охарактеризувати несправний стан. У більшості завдань технічної діагностики діагнози (класи) встановлюються заздалегідь, й у умовах завдання розпізнавання часто називають завданням класифікації.
Сукупність послідовних процесів у процесі розпізнавання називається алгоритмом розпізнавання. Істотною частиною процесу розпізнавання є вибір параметрів стану об'єкта. Вони повинні бути достатньо інформативними, щоб при вибраній кількості діагнозів процес поділу (розпізнавання) міг бути здійснений.
У задачах діагностики стан об'єкта часто описується за допомогою комплексу ознак, де kj - ознака, що має j розрядів.
Нехай, наприклад, ознака kj є трирозрядною ознакою (Mj = 3), що характеризує температуру газу за турбіною: знижена, нормальна, підвищена. Кожен розряд (інтервал) ознаки kj позначається kjs, наприклад підвищена температура за турбіною kj3. Фактично, що спостерігається стан відповідає певній реалізації ознаки, що відзначається верхнім індексом *. Наприклад, за підвищеної температури реалізація ознаки kj = kj3.
Об'єкт відповідає деякій реалізації комплексу ознак У багатьох алгоритмах розпізнавання об'єкт зручно характеризувати параметрами Xj, що утворюють v-вимірний вектор або точку в v-вимірному просторі.
За допомогою ознаки kj виходить дискретний опис, тоді як параметр Xj дає безперервний опис. Принципових відмінностей при описі об'єкта за допомогою ознак або параметрів немає, тому використовують обидва види опису.
Існують два основні підходи до завдання розпізнавання: імовірнісний та детерміністський.
Постановка задачі за ймовірнісних методів розпізнавання така. Є об'єкт, який знаходиться в одному з випадкових станів Д. Відома сукупність ознак (параметрів), кожен з яких з певною ймовірністю характеризує стан об'єкта. Потрібно побудувати вирішальне правило, з допомогою якого пред'явлена (діагностована) сукупність ознак було б віднесено до однієї з можливих станів (діагнозів).
Бажано також оцінити достовірність прийнятого рішення та рівень ризику помилкового рішення.
При детерміністських методах розпізнавання зручно формулювати завдання геометричною мовою. Якщо об'єкт характеризується v-вимірним вектором, то будь-який стан об'єкта є крапкою в v-вимірному просторі параметрів (ознак). Передбачається, що діагноз Д відповідає деякій області простору ознак, що розглядається. Потрібно знайти вирішальне правило, відповідно до якого пред'явлений вектор У (об'єкт, що діагностується) буде віднесений до певної області діагнозу. Таким чином, завдання зводиться до поділу простору ознак в області діагнозів. При детерміністському підході області діагнозів зазвичай вважаються «непересічними», тобто. ймовірність одного діагнозу (в область якого потрапляє точка) дорівнює одиниці, ймовірність інших дорівнює нулю. Подібним чином передбачається, що кожна ознака або зустрічається при даному діагнозі, або відсутня.
Імовірнісний і детерміністський підходи немає принципових відмінностей.
Найбільш загальними є імовірнісні методи, але вони вимагають значно більшого обсягу попередньої інформації.
Радіохвильовий контроль
Радіохвильовий контроль, що не руйнує, заснований на реєстрації зміни параметрів електромагнітних коливань НВЧ, що взаємодіють з об'єктом дослідження. Діапазон довжин хвиль, що переважно використовується в радіохвильовому контролі, обмежений 1 - 100 мм. Більше освоєні та забезпечені вимірювальною апаратурою 3-см та 8-мм піддіапазони.Радіохвильовий контроль застосовують для вирішення всіх типових завдань неруйнівного контролю: товщинометрії, дефектоскопії, структуроскопії та інтроскопії (контролю внутрішньої будови). Використовувана при цьому апаратура зазвичай побудована на базі стандартних або модернізованих елементів НВЧ.
Спеціальним елементом при вирішенні конкретної задачі може бути джерело або приймач випромінювання, а також пристрій для кріплення та переміщення об'єкта.
Радіохвильовим методом контролюють вироби з матеріалів, де радіохвилі не дуже загасають: діелектрики (пластмаси, кераміка, скловолокно), магнітодіелектрики (ферити), напівпровідники, тонкостінні металеві об'єкти.
Серед інших особливостей радіохвильового контролю порівняно з оптичним та радіаційним слід відзначити використання імпедансного методу для розрахунку параметрів сигналів та сумірність довжини хвилі випромінювання з розмірами радіохвильового тракту «джерело випромінювання - об'єкт контролю-приймач випромінювання».
Випромінювання НВЧ відносяться до області радіохвиль, які з моменту свого відкриття використовувалися для передачі інформації. Застосування хвиль НВЧ для цілей ПК вимагало створення теорії їхньої взаємодії з об'єктом контролю. Цілком природно, що в розробленій теорії були враховані результати, отримані в радіозв'язку для хвильових систем з розподіленими параметрами (довгих ліній, хвилеводів та ін) імпедансним методом, в якому радіохвильовий тракт «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання» замінюється моделлю у вигляді довгої лінії з такими ж хвильовими опорами та розмірами, як у реальній системі.
Дефект у вигляді розшарування замінюється в моделі плоскопаралельним шаром такої ж товщини, як дефект. Амплітуда сигналу від дефекту зменшується пропорційно площі, що займає дефект відносно площі контрольованої зони.
Сумірність довжини хвилі випромінювання НВЧ з розмірами елементів радіохвильового тракту обумовлює складний характер електромагнітного поля в системі контролю.
З цієї причини методика оцінки сигналів у системі має характерну особливість. Якщо відстань між межами різних однорідних середовищ, що становлять досліджуваний об'єкт, перевищує довжину хвилі у матеріалі, компоненти електромагнітної хвилі оцінюють на основі законів геометричної оптики.
В іншому випадку краще застосування імпедансного методу. В обох випадках одержувані оцінки сигналів у системі наближені і не виключена поява великих помилок. Тому рекомендується користуватися розрахунковим методом визначення відносних значень величин - зміни амплітуд сигналів при малих змінах параметрів досліджуваного предмета чи умов контролю. Що ж до абсолютних значень сигналів, їх слід оцінювати експериментально.
Якщо контрольована величина безпосередньо пов'язана з напруженістю поля (потужністю) відбитого, минулого або розсіяного випромінювання, використовується амплітудний метод контролю. Технічна реалізація методу проста, проте невисока завадостійкість обмежує його застосування.
Більш надійні результати отримують, використовуючи фазовий та амплітуднофазовий методи, засновані на виділенні корисної інформації, укладеної у змінах амплітуди та фази хвилі. Для виділення цієї інформації в апаратуру контролю вводять опорне плече «джерело приймач випромінювання» і схему порівняння сигналів від об'єкта контролю з dном-номінальна товщина ОК в діапазоні товщин d1…d2;
криві 1 і 2 відповідають різним зазорам між антеною і ОК Якщо товщина об'єкта перевищує довжину хвилі зондуючого випромінювання, що використовується, рекомендується для її вимірювання використовувати геометричний або тимчасовий метод. У першому випадку контрольований параметр пов'язаний із відхиленням положень відбитого променя в площині реєстрації щодо обраної системи координат, у другому - зі зміною затримки сигналу у часі.
Блок-схема геометричного методу вимірювань товщини 1-передаюча антена (випромінювач); 2-приймально-індикаторна антена; 3-що погоджує діелектрична пластина; 4-контрольований шар; 5-механізм переміщення приймально-індикаторної антени; 6-оптична вісь пучка, відбитого від задньої поверхні шару; 7-те ж, але від передньої поверхні без узгоджувальної пластини; 8-детекторна секція; 9-спрямований відгалужувач; 10генератор НВЧ; 11-підсилювач НЧ; 12-індикатор; 13-джерело живлення; 14-модулятор.
Радіохвильовий контроль за минулим випромінюванням дозволяє виявити дефекти виробу, якщо їх параметри?a і a значно відрізняються від аналогічних параметрів основного матеріалу, а розміри співмірні або перевищують довжину хвилі зондувального випромінювання. У найпростішому варіанті такого контролю в приймальному тракті підтримують режим хвилі, що біжить.
Найбільш повну інформацію дає застосування багатоелементних антен, оскільки в цьому випадку вдається відтворити внутрішню структуру об'єкта. Для підвищення роздільної здатності дефектоскопії використовують метод самопорівняння. Він реалізується за допомогою двох комплектів випромінюючих та приймальних пристроїв, максимально наближених один до одного. Результуючий сигнал визначається різницею амплітуд та фаз сигналів приймачів кожного каналу. Наявність дефекту призводить до зміни умов поширення хвилі в одному каналі та появі різницевого сигналу. Аналіз динаміки зміни сигналу під час періодичного проходження дефекту через зону контролю радіохвильового дефектоскопа дозволяє знизити поріг його чутливості.
Метод відображеного випромінювання дозволяє виявити дефекти типу порушення суцільності, визначає їх координати, розміри, орієнтацію шляхом прозвучування виробу та прийому відбитого від дефекту луна сигналу. частоти, добротності, числа збуджуваних типів коливань тощо. буд.). Цим методом контролюються розміри, електромагнітні властивості, деформації (іноді застосовують виявлення зони корозійного ураження, непропаїв, розшарування в тонких місцях з металів). Успішно використовується резонансний метод контролю рівня рідин у резервуарах і параметрів руху різних об'єктів.
Залежно від джерела випромінювання методи поділяють на активні та пасивні.
p align="justify"> При пасивних методах передбачається власне випромінювання як самих контрольованих тіл, так і середовищ, розташованих за об'єктом контролю, у НВЧдіапазоні. У неруйнівному контролі останні методи поки що рідко використовуються.
При активних методах використовуються, як правило, малопотужні джерела НВЧ випромінювання з інтенсивністю 1 Вт. За розташуванням датчиків щодо об'єкта контролю розрізняють три основних варіанти: одностороннє розташування, двостороннє і під прямим кутом оптичних осей один до одного (спосіб фіксації параметрів розсіяного випромінювання). Резонансні НВЧ-методи діляться за видом резонансного ефекту (електронний парамагнітний, ядерний магнітний, феромагнітний, ядерний квадрупольний) і характером зміни магнітного поля (з постійним або мінливим магнітним полем).
Недоліком НВЧ-методу є порівняно низька роздільна здатність пристроїв, що реалізують цей метод, обумовлена малою глибиною проникнення радіохвиль в метали.
Радіохвильові засоби неруйнівного контролю - це датчики з чутливим елементом, в якому контрольована величина перетворюється на інформативний параметр; генератори НВЧ – джерела електромагнітних коливань; вторинні перетворювачі призначені для формування сигналів реєстрації та управління.
При оцінці якості та надійності виробів і конструкцій необхідне знання низки фізико-механічних параметрів матеріалів, з яких вони виготовлені.
Так, наприклад, однією з основних фізичних характеристик матеріалу є його густина. Щільність використовується при розрахунках більшості інших фізичних та механічних характеристик матеріалів, зокрема динамічного модуля пружності, коефіцієнта теплопровідності, коефіцієнта відображення та ін. Крім того, щільність – найважливіша технологічна характер матеріалів, особливо композитних. Від щільності матеріалів залежить кількісний вміст окремих компонентів, пористість, ступінь кристалізації та затвердіння, вміст летких, неоднорідності тощо. Для вимірювання щільності матеріалу часто використовують фазовий прохідний метод у зоні радіохвиль НВЧ. Цей метод базується на взаємозв'язку між контрольованим фізичним параметром середовища та його діелектричною проникністю. Якщо хвиля поширюється через виріб кінцевих розмірів, то має місце явище інтерференції хвиль, що зазнали багаторазового відображення на межах розділу виріб-повітря.
Основним елементом схем, що реалізують метод, є симетрична діелектрична призма, основа якої контактує з об'єктом, що досліджується.
На двох бічних гранях встановлюють ідентичні рупорні антени заповнені діелектричним матеріалом, аналогічним матеріалу призми, для узгодження введення та виведення електромагнітної енергії від генератора до детектора.
Чутливість методу та приладів значною мірою залежить від конкретних параметрів та типу приймально-випромінюючих антен, їх взаємного розташування на бічних гранях призми, а також від параметрів призми та об'єкта.
Прикладом реалізації радіохвильового методу контролю приповерхневої щільності блоків і плиток з піноматеріалів та інших діелектриків в діапазоні 60... 350 кг/м3 служить прилад, робота якого заснована на фізичних явищах, що мають місце при повному внутрішньому відображенні електромагнітної хвилі:
проникненні хвилі в менш щільне середовище та поздовжньому зміщенні максимуму відбитого пучка. В результаті при вугіллі падіння електромагнітної хвилі, більшому критичного, і фіксованих положеннях, передавальної та приймальної антен амплітуда прийнятого сигналу змінюється при зміні діелектричної проникності матеріалів, яка лінійно з їх об'ємною щільністю.
У режимі вимірювання при збільшенні щільності матеріалу амплітуда сигналу зменшується за рахунок зміщення максимуму відбитого пучка від положення, відповідного максимуму відсутність об'єкта, і тим більше, чим вище щільність об'єкта. Значення густини визначається за цифровим індикатором.
Для зменшення перевідбиття передавальна і приймальна антени перетворювача заповнені тим же матеріалом, що і матеріал призми. Глибина контролю 10 мм (в діапазоні радіохвиль), площа зони контролю 40 х 40 мм, грішність 3... 5%.
Для вимірювання щільності снігового покриву (заввишки до 5 м) і льоду також застосовують радіохвильовий метод, принцип дії якого заснований на використанні явища нахилу фазового фронту електромагнітної хвилі при її поширенні вздовж напівпровідної поверхні.
Застосування радіохвильових методів для визначення вологості в матеріалах і виробах засноване на двох фізичних явищах: поглинання та розсіювання радіохвиль, що пов'язано з наявністю широкосмугової обертальної релаксації полярних водяних молекул в області НВЧ.
Інформацію про вологість містять амплітуда, фаза та кут повороту площини поляризації електромагнітної хвилі як відбитої, так і пройшла через вологий матеріал.
Для підвищення ефективності вологомірів можуть бути використані двочастотні методи, коли одна з частот знаходиться в області резонансного поглинання електромагнітної енергії молекулами води (X «1 см) або метод змінної частоти.
Швидкий та точний вимір вологості необхідний для забезпечення високої якості багатьох видів продукції. Більшість вологомірів НВЧ застосовують для управління технологічними процесами у паперовій, будівельній, харчовій, хімічній та інших галузях промисловості. Застосування для цієї мети радіохвильових методів ґрунтується на контрасті діелектричних властивостей води та «сухих» (зневоднених) діелектричних середовищ. На малюнку наведені залежності е"г і tgб води від частоти електромагнітних коливань. Аналіз показує, що в короткохвильовій частині діапазону (довжина хвилі 10 см і менше) залежність tgS від частоти має максимум, а значення г, ще великі Для сухих матеріалів область значень" =1,5...10 і tgб=10-2...10-4. Таким чином, значення е"г води перевищують значення е"г сухих матеріалів на порядок, a tgб - у сотні разів.
Залежність е"г і tgб води від частоти електромагнітних коливань;
ВИСНОВОК
Радіохвильові методи засновані на використанні взаємодії радіовипромінювань з матеріалами контрольованих виробів. Ця взаємодія може мати характер взаємодії тільки падаючої хвилі (процеси поглинання, дифракції, відображення, заломлення, що відносяться до класу радіооптичних процесів) або взаємодії падаючої та відображеної хвиль (інтерференційні процеси, що стосуються галузі радіоголографії). Крім того, у радіохвильових методах можуть використовуватись специфічні резонансні ефекти взаємодії радіохвильового випромінювання (електронний парамагнітний резонанс, ядерний магнітний резонанс та ін.). Застосування радіохвиль перспективне з двох причин:розширення сфери застосування діелектричних, напівпровідникових, феритових та композиційних матеріалів, контроль яких іншими методами менш ефективний; можливість використання особливостей радіохвиль НВЧ-діапазону. До цих особливостей відносяться такі:
1. НВЧ-діапазон забезпечений великим перепадом потужностей генерованих хвиль, що дозволяє контролювати матеріали та середовища різного ступеня прозорості від дуже тонких до таких, як потужні бетонні основи.
2. Радіохвилі НВЧ легко можуть бути генеровані у вигляді когерентних поляризованих гармонійних коливань (хвиль), що дає можливість забезпечувати високу чутливість і точність контролю, використовуючи інтерференційні явища, що виникають при взаємодії когерентних хвиль з діелектричним 3. За допомогою радіохвиль НВЧ можна здійснювати при односторонньому розташуванні апаратури по відношенню до об'єкта способів контролю на відображення 4. Радіохвилі НВЧ можуть бути гострофокусовані, що дозволяє забезпечити локальність контролю, мінімальний крайовий ефект, завадостійкість по відношенню до близько розташованих предметів, виключити вплив температури об'єкта контролю на вимірювальні датчики і т.п. .
5. Інформація про внутрішню структуру, дефекти і геометрію міститься у великій кількості параметрів корисного НВЧ-сигналу: амплітуді, фазі, коефіцієнта поляризації і т.д.
6. Застосування радіохвиль НВЧ забезпечує дуже малу інерційність контролю, дозволяючи спостерігати та аналізувати процеси, що швидко протікають.
7. Апаратура НВЧ-діапазону може бути виконана досить компактною та зручною в експлуатації.
8. При використанні резонансних радіохвильових НВЧ-методів є можливість багатопараметрового контролю геометрії, складу та структури матеріалу в «здоровій» та «дефектній» зонах.
Переважна сфера застосування методів та техніки НВЧ - це контроль напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектричних, композиційних, феритових та напівпровідникових матеріалів, в яких радіохвилі поширюються. Від металевих структур радіохвилі повністю відбиваються, тому їх застосування можливе лише контролю геометричних параметрів і поверхневих дефектів, а товщинометрії металевих стрічок, листів, прокату потрібно двостороннє розташування датчиків апаратури стосовно об'єкта контролю.
Серед інших особливостей радіохвильового контролю порівняно з оптичним та радіаційним слід відзначити використання імпедансного методу для розрахунку параметрів сигналів та сумісність довжини хвилі випромінювання з розмірами радіохвильового тракту «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання».
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. ГОСТ 25313-82 Контроль неруйнівний радіохвильовий.2. www.stroy-spravka.ru 3. www.autowelding.ru 4. www.tehnoinfo.ru 5. Дисертація Меркулова Д.В. на тему «Автоматизація радіохвильовогонеруйнівного контролю якості будівельних матеріалів та виробів засобами експертної системи».
6. Навчальний посібник «Методи та засоби неруйнівного контролю якості» Єрмолов І.М.
7. ndt.at.ua 8. sci-lib.com 9. «Практичний посібник будівельного експерта»
за ред. Вершинін О.С.
10. Навчальний посібник «Радіохвильовий, тепловий та оптичний контроль», науковий редактор – Кортов В.С., УПІ.
11. Навчальний посібник «Радіохвильовий контроль», Науковий редактор-Матвєєв В.І., Спектр.
ПИТАННЯ: Які особливості радіохвиль НВЧ-діапазону використовуються в методі радіохвильового контролю?
Схожі роботи:
«Група компаній Проект монтаж ІП БОГДАНОВ О.О. ПОГОДЖЕНО: СТВЕРДЖУЮ: Адміністрація ІП Богданов А.А. Каралатська сільрада _Богданов А. А. Глава _ М.П. М.П. СХЕМА ВОДОПОСТАЧАННЯ ТА ВОДОВІДВЕДЕННЯ МУНІЦИПАЛЬНОЇ ОСВІТИ КАРАЛАТСЬКА СІЛЬРАДА КАМИЗЯКСЬКОГО РАЙОНУ АСТРАХАНСЬКОЇ ОБЛАСТІ. ДО 2023 РОКУ 2013 1 ЗМІСТ ВСТУП ПАСПОРТ СХЕМИ 1.ВОДОСНАБЖЕННЯ 1.1 Техніко-економічний стан централізованих систем водопостачання Каралатської сільради.. 1.2 Напрями розвитку централізованих...»
«Є. Серед російських провінційних міст X V I I I століття одне з перших місць займала Твер. З царювання Петра I місто почало рости з особливою швидкістю. Тверь постачала на будівництво Петербурга робочої сили, харчі та матеріали. Розташування між новою столицею та Москвою сприяло зростанню промисловості та торгівлі, культурним зв'язкам міста з центром. У 1763 році тверитян спіткало велике лихо: пожежа знищила більшу частину ... »
Прийнятий Державною Думою 22 грудня 2004 року Схвалений Радою Федерації 24 грудня 2004 року Глава 1. Загальні положення Стаття 1. Основні поняття, що використовуються в цьому Кодексі З метою цього Кодексу використовуються такі основні поняття: 1) містобудівна діяльність - діяльність з розвитку територій в тому числі міст...»
«МІНОБРНАУКИ РОСІЇ Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти Тульський державний університет Кафедра фізики Затверджую Декан транспортно-технологічного факультету І.Є.Агурєєв _2011 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни , будівельні , дорожні машини та обладнання Кваліфікація випускника: 62 бакалавр Форма навчання:...»
«ДЕРЖАВНІ БУДІВЕЛЬНІ НОРМИ УКРАЇНИ Будівлі та споруди ГРОМАДСЬКІ БУДІВЛІ ТА СПОРУДИ Основні положення ДБН В.2.2-9-99 Видання офіційне Державний комітет будівництва, архітектури та житлової політики України Київ 1999 РОЗРАБОВ. ський , кандидат арх. В.В.Куцевич); канд. арх. А.А.Гайдученя, архітектори Б.М. Губов, І. І. Чернядьєва, канд. техн. наук В.Ф.Гершкович, канд. техн. наук Д.М.Подільський, інженери В.Г.Польчук,...»
«ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ СРСР ЗА ПРАЦЮ І СОЦІАЛЬНИМИ ПИТАННЯМ ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ СРСР ПО СПРАВАХ БУДІВНИЦТВА СЕКРЕТАРІАТ ВСЕСПІЛЬНОЇ ЦЕНТРАЛЬНОЇ РАДИ 1/2012/2008/2012/2012 25/15-88 ПРО ЗАТВЕРДЖЕННЯ РОЗДІЛУ БУДІВЕЛЬНІ, МОНТАЖНІ ТА РЕМОНТНО-БУДІВЕЛЬНІ РОБОТИ ЄДИНОЇ ТАРИФНО- КВАЛІФІКАЦІЙНОГО ДОВІДНИКА РОБОТ І ПРОФЕСІЙ РОБОЧИХ, ВИПУСК Державний комітет СРСР із праці та соціальних питань, Державний комітет СРСР у справах будівництва...»
«НАЦІОНАЛЬНЕ ОБ'ЄДНАННЯ БУДІВЕЛЬНИКІВ Стандарт організації Автомобільні дороги ПРИСТРІЙ ЦЕМЕНТОБЕТОННИХ ПОКРИТТІВ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРОГ СТО НОДРУ 2.25.41-2011 Видання офіційне Товариство з обмеженою відповідальністю МА НАБУД 2.25.41-2011 Передмова 1 РОЗРОБЛЕН Товариством з обмеженою відповідальністю МАДІ-плюс 2 ВНЕСЕН Комітетом з транспортного будівництва Національного об'єднання будівельників, протокол...»
«Головна 10 СКЛАДНІ ЧАСТИНИ ДЕРЖАВНОГО ЗЕМЕЛЬНОГО КАДАСТРУ 10.1. ЗМІСТ ГЗК ДО 90-Х РОКІВ XX СТОЛІТТЯ Державний земельний кадастр займає особливе становище серед інших державних і відомчих кадастрів (водного, лісового, містобудівного тощо. буд.). Історично склалося, що земельний кадастр у Росії включав такі складові, як облік і реєстрацію земель, природничо-економічний опис земель, оцінку земель. У різний час і у різних країнах...»
«Додаток до рішення Ради народних депутатів від_31.10.2011_№_183_ Правила землекористування та забудови муніципальної освіти (міський округ) місто Володимир Володимир, 2011 р. 2 Зміст. Частина I. Загальна частина правил землекористування та забудови муніципального освіти міського округу місто Володимир. Глава 1. Загальні положення про правила землекористування та забудови. 6 1.1.Підстави та цілі введення Правил землекористування та забудови муніципального утворення місто Володимир....»
«Публічна доповідь муніципальної загальноосвітньої установи середньої загальноосвітньої школи з поглибленим вивченням окремих предметів № 16 імені М. Ф. Семизорова м. Тольятті Індекс – 445020 Адреса – Баникина, 4. Телефони – 48-58-00, 28-30-19, 2 26-20 2008 Якість освіти та здоров'язберігаюче середовище У 2007-2008 навчальному році діяльність педагогічного колективу була спрямована на реалізацію програми розвитку Нова якість освіти – через здоров'язберігаюче середовище. Досвід...»
«Затверджено постановою президії Челябінського обласного суду від 23 листопада 2011 року ОГЛЯД практики розгляду судами Челябінської області справ, пов'язаних із застосуванням законодавства про землю, за 2010-2011 роки I. Суперечки про право власності на землю Аналіз судової практики щодо земельних спорів кількість справ виникає у спорах про право власності на землю у зв'язку з реалізацією громадянами права на приватизацію земельних ділянок. Відповідно до ст. 1 ст. 27...»
«трибуна Шахи на трьох Архітектура як стратегічний ресурс території Точка зростання Перетворення міста: стратегія, ресурс, ОСОБИСТІСТЬ Еволюція ідентичності premium The Dirk Roosenburg Prise 2009. Реконструкція будівлі фабрики Philips ЗОЛОТА КАПІЛЬНИК 2011. Гра в цятки. Історія проектування та будівництва БЦ Кокон Hemuppgiften 2010. Домашнє завдання шведам школа Стрілка. Погляд зсередини Стрілка. Погляд зовні СО-СУСПІЛЬСТВО. Мемуари покоління NEXT план Стратегія розвитку селища Краснообськ...»
«ГОУ ВПО Сибірська державна автомобільно-дорожня академія (СібАДІ) Кафедра Будівництво та експлуатація доріг 80-річчю СибАДІ та кафедри СЕД присвячується УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ БУДІВНИЦТВА І РЕМОНТУ ДОРОГ ДЛЯ УМОВ0 625.7 ББК 39.311 З 56 Рецензенти: д- р техн. наук, проф. В.С. Прокопець, канд. техн. наук, доц. Г.І.Надикто Збірник підготовлений на кафедрі будівництва та експлуатації доріг Сібаді. Удосконалення технологій будівництва та...»
«СП 22.13330.2011 СВОД ПРАВИЛ ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Soil bases of buildings and structures Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* Текст Сравнения СП 22.13330.2011 со СНиП 2.02.01-83* см. по ссылке. - Примітка виробника бази даних. ОКС 93.080 Дата запровадження 2011-05-20 Передмова Цілі та принципи стандартизації в Російській Федерації встановлені Федеральним законом від 27 грудня 2002 р. N 184-ФЗ Про технічне регулювання, а правила розробки - постановою Уряду...»
«ВІСНИК Тюменської обласної Думи 2014 №4 (01.04.2014-30.04.2014) Офіційне видання Тюменської обласної Думи 1 В ЗМІСТ ЗМІСТ Для переходу на розділ слід клацнути на заголовок I. Закони Тюменської Постанови Тюменської обласної Думи ІІІ. Розпорядження голови обласної Думи 3.1. Розпорядження голови обласної Думи з літерою РК 3.2. Розпорядження голови обласної Думи з літерою рп 3.3. Розпорядження голови обласної Думи з літерою рп-УД та РХ IV. Інші...»
«Секція 3 Проблеми сучасної вищої професійної освіти в галузі будівництва, архітектури та дизайну Зміст ПИТАННЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОСТІ ОБ'ЄКТУ ПРИ ОСВОЄННІ ПІДЗЕМНОГО ПРОСТОРУ Адігамова З.С., Ліхненко О.В. РОЗВИТОК СПОСОБІВ ПОСИЛЕННЯ ДЕРЕВ'ЯНИХ КОНСТРУКЦІЙ Аркаєв М.А., Огір О.Ю. ВПЛИВУ ГІРНИКОДОБУВАЛЬНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ НА ГРУШНИЙ ПОКРІВ ПРИЛЕЖНОЇ ТЕРИТОРІЇ Артамонова С.В., Петрищев В.П. ПРИНЦИПИ ФОРМУВАННЯ АРХІТЕКТУРНОГО СЕРЕДОВИЩА ВНЗ ДЛЯ ОРГАНІЗАЦІЇ ПОЗАВЧАЛЬНОГО...»
«Затверджено Постановою Держгіртехнагляду Росії від 2 листопада 2001 р. N 49 Введено в дію з 1 липня 2002 року Постановою Держгіртехнагляду Росії від 16 січня 2002 р. N 2 ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ 3 БУДІВНИЦІ будівництво підземних споруд є переробленим та доповненим виданням Правил безпеки при будівництві метрополітенів та підземних споруд, затверджених у 1992 р. Держгіртехнаглядом Росії, та Доповнень до...»
«База нормативної документації: www.complexdoc.ru ПОРЯДОК РОЗРОБКИ, ВИКЛАДАННЯ, ОФОРМЛЕННЯ, ПОГОДЖЕННЯ, ЗАТВЕРДЖЕННЯ ТА РЕЄСТРАЦІЇ НОРМ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ВІДХІДНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, ВІДХІДНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, ВІДХОМУВАННЯ МЕНТІВ (КЕРІВНІ ДОКУМЕНТИ, РД-АПК 3.00.01.001-00) ГІПРОНІСЕЛЬГОСП МСГ РФ Розроблено НВЦ Гіпронісільгосп МСГ РФ. Розглянуто та схвалено НТС МСГ РФ (протокол № 2 від 24 березня 2000 р.). Затверджено та введено в дію Заступником Міністра Міністерства сільського господарства Російської...»
«РУРСЬКІ ВЧЕНІМЕТАЛ ОБІДИ Л. Л. А Н О С О В, Л. В. К А Л А К У Ц К І Й, А.А. Я Є В; А.Л.ВАВОП ІІ Н/: о к н о в ж * ДЕРЖАВНЕ НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ І ВИДАВНИЦТВО МАШ ІНОЗЕМНИЧОЇ ЛІТЕРАТУРИ Ok РОСІЙСЬКІ ВЧЕНІ ПРАЦІ $ ЗАГАЛЬНА РЕДАКЦІЯ І ВСТУПИТЬ НАЧЕРКИ До канд. техн. н аук доц. Д. М. Н А Х І М О В А та канд. техн. наук доц. А А. Г. Р А Х Ш Т А Д Т А Бібліотека Іавлввчг-к й...»
«МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА ТА ПРОДОВОЛЕННЯ РЕСПУБЛІКИ БІЛОРУСЬ ГОЛОВНЕ УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ, НАУКИ І КАДРІВ Установа освіти РОСЛИНИ (відкритий грунт) Каталог Ботанічного саду Білоруської державної сільськогосподарської академії Гірки БДСГА 2013 УДК 635.9+633.88(085) ББК 42.37+42.143 я1 Д28 Укладачі: А. П. Гордєєва, Т. В. Сачивко, М. В. Наумов, Т. В. Шведовська, Н. Є. Стефаненко, Н. Н....»
При взаємодії з матеріалом виробу змінюються такі параметри мікрорадіоволн, як коефіцієнти проходження та відображення, ослаблення, розсіювання, фаза, вид та площина поляризації. Зміни цих величин при проходженні мікрорадіохвиль через контрольований виріб або відбиття від нього характеризують внутрішній стан виробу, зокрема наявність різних дефектів (розшарування, пористість, тріщини, сторонні включення, нерівномірність розподілу сполучного, порушення структури тощо). Однією з основних завдань мікрорадіохвильового методу є виявлення цих дефектів у полімерних матеріалах і особливо в матеріалах, що є непрозорими для видимого діапазону довжин хвиль.
В даний час в промисловості застосовуються конструкції з полімерних матеріалів різних конфігурацій. Це можуть бути плоскі та багатошарові плити, вироби циліндричної та кулястої форми, виготовлені різними способами, клейові з'єднання. Для кожного типу виробу необхідно вибрати метод контролю та режим роботи дефектоскопа.
Радіохвильові методи в залежності від способу введення та прийому НВЧ-сигналу поділяють на хвилеводні, резонаторні та вільного простору. Однак найбільшого поширення на практиці неруйнівного контролю набули методи вільного простору. Це зумовлено тим, що хвилеводні та резонаторні методи пов'язані з необхідністю приміщення контрольованого виробу або зразка всередину хвилеводу. Розміри внутрішньої порожнини хвилеводу чи резонаторів, особливо у малих довжинах хвиль, істотно обмежують номенклатуру виробів, контрольованих цими методами.
З радіохвильових методів НВЧ вільного простору використовуються амплітудний, фазовий, поляризаційний, розсіювання. За режимом роботи вони поділяються на методи «на проходження» та
"на відображення". Вибір режиму роботи обумовлений конструкцією виробу та прозорістю стін.
Амплітудний метод контролю заснований на реєстрації інтенсивності мікрорадіоволн, що пройшли через виріб або відбитих від нього. Вимірюваними величинами при амплітудному методі контролю є коефіцієнти проходження та відображення, показник загасання. Ці коефіцієнти пов'язані з діелектричною проникністю та товщиною стінки контрольованого виробу.
Коефіцієнти проходження і відбиття знаходять з рівнянь Максвелла для одної багатошарових середовищ при введенні в ці рівняння нормального імпедансу, під яким розуміється відношення тангенціальних складових електричного та магнітного полів. Для випадку, коли вектор напруженості електричного поля E паралельний межі розділу середовища, імпеданс дорівнює
|
а для випадку, коли вектор напруженості магнітного поля H паралельний межі розділу
В ідеальних умовах в хвилеводі встановлюється режим хвилі, що біжить, який характеризується тим, що якщо який-небудь вимірювач електричної напруженості полів переміщати вздовж хвилеводу, то індикаторний прилад буде показувати одне і те ж значення незалежно від його розташування.
Але, як правило, створити ідеальні умови поширення не вдається і тому повна картина
поля утворюється із сукупності хвиль, що поширюються від генератора до навантаження, і хвиль, що розповсюджуються у зворотному напрямку – від будь-якої неоднорідності до генератора. При цьому у хвилеводі встановлюється режим стоячих хвиль. Будь-яка хвилеводна лінія характеризується коефіцієнтом стоячої хвилі напруги (КСВН), який в ідеальних умовах повинен дорівнювати 1. Практично хвилеводні лінії з КСВН = 1,02...1,03 вважаються досить хорошими.
Властивості стоячих хвиль і можливість встановлення зв'язку між явищами, що спостерігаються, і характеристиками неоднорідності, що викликає відображення, мають велике практичне значення і розглянуті нижче.
Якщо максимальна напруга, що відзначається приладом Umax, а мінімальна Umin, то величина, яка називається коефіцієнтом стоячої хвилі напруги, дорівнює
Значення r можна виразити через ставлення падаючої та відбитої хвиль:
U пад U отр
U пад − U отр
Відношення Uотр/Uпад, що визначається з цього рівняння, називається коефіцієнтом відображення Г. У загальному випадку цей коефіцієнт являє собою комплексне число. Рівняння для r може бути записано у такій формі:
Для розрахунку коефіцієнта стоячої хвилі напруги та коефіцієнта відображення за результатами вимірювань Umax та Umin існує спеціальна лінійка.
Щоб уникнути великих втрат потужності, досягти стабільної роботи генератора та отримати точні результати вимірювань, необхідно ретельно стежити за з'єднанням хвилеводів за допомогою
фланців. Основні вимоги: однакові розміри хвилеводів, висока їх співвісність та недопущення зазору між фланцями, якщо вони не мають спеціальних узгоджувальних пристроїв.
Завдяки можливості вигинати хвилеводи у будь-яких площинах (вигин у площинах Е або Н)
можна створювати прилади, які забезпечують проведення контролю у важкодоступних місцях. Для досягнення гарного узгодження згинів з хвилеводним трактом необхідно, щоб радіус закруглений.
ня вигину дорівнював або більше
2 ст. Це і для про скруток, тобто. хвилевід-
них елементів, що забезпечують поворот площини поляризації на 45° або 90°.
У цьому треба пам'ятати, кожен хвилеводний тракт розраховується на діапазон довжин хвиль. Тому умови узгодження і коефіцієнт стоячої хвилі розраховують з урахуванням діапазону, що перебудовується по довжинах хвиль.
Для проведення досліджень часто буває необхідно зміщувати антенні пристрої на деяку відстань, не змінюючи положення інших частин тракту. Це може бути досягнуто за рахунок гнучких хвилеводів. Якщо в сантиметровій техніці є гнучкі гофровані хвилеводи, то в міліметровому діапазоні можна з успіхом скористатися довгим шматком хвилеводу, зігнутим буквою
Класифікація приладів. Прилади радіохвильового контролю можуть бути класифіковані за різними ознаками.
4 За інформативним параметром розрізняють прилади:
- Амплітудні;
- Фазові;
– амплітудно-фазові;
- Поляризаційні;
- Резонансні;
- променеві;
- Частотні;
- Перетворювальні (вид хвилі);
- Спектральні.
5 За схемами розташування приймача та випромінювача енергії НВЧ щодо контрольованого зразка можуть бути:
– на проходження (двосторонній доступ);
- На відображення (односторонній доступ);
- Комбіновані.
6 Розрізняють такі форми утворення сигналу:
– аналогову;
– дифракційну;
- Оптичну.
Основними фізичними параметрами у приладах є коефіцієнти відбиття, проходження, поглинання, заломлення, поляризації, перетворення.
Нижче наведено основні особливості приладів, побудованих різних принципах.
Прилади амплітудно-фазові на проходження. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на сигнал, що пройшов через зразок.
Принципова схема методу наведено на рис. 1.7. Основою методу є наявність двох антен (приймальною та випромінюючої), що знаходяться по різні сторони об'єкта контролю і, як правило, співвісних між собою.
В основному існують дві принципові блок-схеми приладів, у яких застосовано метод «проходження» (рис. 1.8).
Принцип роботи схеми, де всі елементи позначені суцільною лінією полягає в наступному. Енергія НВЧ від клістроного генератора 2 подається через вентиль 3 хвилевод і атенюатор
4 до випромінюючого рупора 5. Енергія проходить через зразок 10 приймається приймальною антеною 6 і через вимірювальний атенюатор потрапляє на детектор 7, після чого сигнал посилюється і подається на індикаторний прилад 8.
Мал. 1.7 Принципова схема утворення сигналу у схемі «проходження»:
l0 – довжина рупору; l1 – відстань від краю випромінюючого рупора до першої поверхні; l2 – відстань від другої поверхні до приймального рупора;
h – товщина контрольованого виробу; r1,2 – коефіцієнт відбиття від першої та другої меж; g1,2 – коефіцієнт прозорості першої та другої меж;
Е1 – випромінювана хвиля; Е2 – хвиля у зразку; Е3 – хвиля, що приймається
Мал. 1.8 Блок-схема амплітудно-фазових приладів, що працюють за схемою «проходження»:
1 – блок живлення; 2 – джерело енергії НВЧ; 3 – елемент, що розв'язує
(Феритовий вентиль); 4 – атенюатор; 5 – випромінююча антена;
6 – приймальна антена; 7 – детектор; 8 – блок обробки інформації;
9 - фазообертач; 10 – об'єкт контролю
Така схема дозволяє проводити контроль властивостей матеріалу за величиною загасання енергії НВЧ у зразку, що відраховується за шкалою атенюатора, за допомогою якого величина сигналу індикаторного пристрою підтримується на постійному рівні.
Для більшості практичних випадків потужність сигналу, що приймається, можна визначати за формулою
|
де Р0 - випромінювана потужність; l = l1 + l2 + l3;
фіцієнти відображення та проходження.
2 діел
- хвильове число у зразку; r1, r2, g1, g2 - коеф-
Схему, де частина елементів відзначена пунктиром, часто називають інтерферометром з відкритим плечем. У цій схемі минулий сигнал порівнюється по амплітуді та фазі з опорним, що подаються через атенюатор 4 і фазообертач 9. Така схема має більш високу інформативну ємність, ніж перша, але в ряді випадків, коли об'єкт контролю має великі розміри, її важко здійснити.
Щоб виключити вплив перевідбиття, необхідно узгодити межі розділу з приймальною та випромінюючою антенами, тобто. виключити появу стоячої хвилі.
Прилади амплітудно-фазові на відображення. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на сигнал, відбитий від дефекту або поверхні зразка.
Принципова схема методу наведено на рис. 1.9. Основою методу є одностороннє розташування приймальної та випромінюючої антен. Існують дві блок-схеми приладів, що працюють за методом «відображення» (рис. 1.10).
Принцип роботи таких схем ось у чому. Енергія НВЧ клистронного генератора через 2 вентиль 3 подається на випромінювальну антену 5. Відбитий сигнал (зазвичай сума всіх відбитих сигналів) потрапляє або на ту ж антену (рис. 1.10, а) і за допомогою відповідних
Мал. 1.9 Принципова схема утворення сигналу в амплітудно-фазових приладах, що працюють за схемою «відображення»:
l0 – довжина рупору; l – відстань від зрізу рупора до поверхні;
h – товщина зразка; Е1 – сигнал зв'язку приймальної та випромінюючої антен;
Е2 – сигнал, відбитий від першого кордону; Е3 – сигнал, відбитий
від другого кордону; Е4 - сигнал, відбитий від дефекту
Мал. 1.10 Блок-схема амплітудно-фазових приладів,
працюючих «на відображення»:
а – однозондовий варіант; б – двоантений варіант: 1 – блок живлення;
2 – джерело енергії НВЧ; 3 – елемент, що розв'язує; 4 – вузол поділу випромінюваного та прийнятого сигала (подвійний хвильовий трійник, спрямований відгалужувач, щілинний міст тощо); 5 – випромінююча (приймальна) антена; 6 – детектор; 7 – індикаторний прилад; 8 – об'єкт контролю
хвилеводних елементів подається на детектор 6, або в іншу приймальну антену 5 (рис. 1.10 б), детектується, обробляється і подається на індикаторний прилад 7.
Основною особливістю приладів є існування зв'язку між випромінюючою та приймальною антенами (Е1), яка визначається конструктивним оформленням антен. В однозондовому варіанті зв'язок існує за рахунок влучення частини потужності генератора в детекторну секцію з внутрішніх хвилеводних трактів. У двозондовому варіанті зв'язок спостерігається за рахунок попадань частини випромінюваної потужності приймальну антену.
Конструктивна зв'язок є сутнісно опорним сигналом, з яким підсумовується відбитий сигнал. Для різних завдань цей зв'язок може бути корисним і заважає. Так, для виділення сигналу лише від дефекту компоненти сигналу мають бути виключені. У цьому випадку виявлення дефекту залежить тільки від чутливості приймача, і на показання приладу не впливає зміна відстані від зразка до антени.
У разі наявності всіх компонентів сигналу форма сигналу від відстані носить яскраво виражений інтерференційний характер, який залежить від співвідношення між амплітудою та фазою відбитого сигналів і зв'язку. Відбитий сигнал залежить від структури випромінюваного поля, властивостей контрольованого зразка та від відстані l.
Відмінність електромагнітних властивостей дефектної області від бездефектної є причиною зміни амплітуди та фази відбитого сигналу. Це призводить до зміни виду інтерференційної
кривою. Можливість реєстрації дефекту полягає в існуванні різниці інтенсивностей ∆l
при заданому положенні антени (при даній відстані між поверхнею зразка та антеною).
Слід пам'ятати, що у точках, відповідних точкам перетину двох інтерференційних кривих, неможливо знайти дефект, тобто. можуть існувати зони невиявлення. Їхня ширина
∆l визначається тим мінімальним значенням сигналу, що може бути зафіксовано системою
реєстрації.
Прилади поляризаційні. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом на вектор поляризації сигналу.
У приладах можуть бути використані схеми "на проходження" та "на відображення". Принциповим положенням є таке початкове взаємне розташування площин поляризації випромінюючої та приймальної антен, коли сигнал у приймальній антені дорівнює нулю. Тільки при наявності дефекту або структурної неоднорідності, що змінюють площину поляризації випромінюваного сигналу або змінюють вид поляризації (від плоскопаралельної до еліптичної або кругової), в антені приймається з'являється сигнал.
Слід мати на увазі, що середовище може впливати на напрямок обертання площини поляризації (ліве та праве), що також може бути інформативним параметром.
Прилади резонансні. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається за впливом середовища на зміну таких резонансних параметрів, як добротність Q, зсув резонансної частоти fрез, розподіл поля резонаторі.
Найбільшого поширення набув циліндричний резонатор, що збуджується на хвилі типу H01
Перевагою такого резонатора є можливість використання зразків досить великих діаметрів та його перебудови за допомогою рухомого поршня, особливо безконтактного.
Приладове перетворення хвилі. Метод заснований на тому, що хвиля вищого вигляду при зустрічі з дефектом (неоднорідністю) вироджується, тобто. перетворюється на хвилю основного виду, яка проходить через відповідний фільтр. У цьому випадку можуть бути використані схеми
"на відображення", і "на проходження". Принцип перетворення забезпечує високу вибірковість за дефектами.
Мал. 1.11 Схема циліндричного резонатора, що збуджується на хвилі типу Н01:
а – розподіл поля; б - розташування зразка; 2b – діаметр зразка;
2а – діаметр резонатора; l – висота резонатора та зразка
Променеві прилади. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на напрям поширення електромагнітної хвилі. У приладах застосовуються принципи геометричної оптики, переважно закон Снеліуса. У цьому випадку можуть бути застосовані схеми «на відображення» та «проходження» (рис. 1.12).
Корисний сигнал є функцією виходу (точка а) із зразка сигналу НВЧ.
Квазіоптичні прилади. Радіозображення, сформоване за допомогою радіооптичних систем (лінз, дзеркал, об'єктивів) містить всю інформацію про об'єкт контролю і забезпечує отримання видимого зображення в образах, близьких до природних.
Радіозображення може бути отримано як методом на відображення, так і методом на проходження (рис 1.13).
Квазіоптичний метод може бути використаний для дослідження близько розташованих об'єктів (відстань від площини прийому до об'єкта близько 1...4 м) та віддалених на відстань понад 80
Метод застосовується для хвиль, довжина яких менше 3 см.
Прилади, робота яких ґрунтується на радіоголографічному методі. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається або за інтерференційною картиною або за відновленим зображенням. Перший випадок зазвичай використовують для отримання інформації порівняння деталі з еталоном. У другому випадку аналізують видиме зображення.
|
Прилади з кількома частотами. У цьому методі внутрішній стан об'єкта контролю визначається або зсуву резонансної частоти поглинання, або при порівнянні двох або більше частот, або на основі аналізу спектра частот.
Основою частотного методу є використання широкого спектру, що одночасно випромінюється.
частот або зміни частоти в певному інтервалі, коли корисний сигнал пропорційний зміні амплітуди, частоти, її зміщення електромагнітного спектру, виділення різницевої частоти на нелінійному елементі. Метод може бути суміщений з методами «відбиття» і «проходження».
Міністерство освіти Республіки Білорусь
Білоруський державний університет інформатики та
радіоелектроніки
кафедра РЕМ
«Радіохвильові, радіаційні методи контролю РЕЗІ. Методи електронної мікроскопії»
МІНСЬК, 2008
Радіохвильовий метод
Радіохвильові методи засновані на взаємодії електромагнітного поля в діапазоні довжин хвиль від 1 до 100 мм з об'єктом контролю, перетворення параметрів поля в параметри електричного сигналу та передачі на реєструючий прилад або засоби обробки інформації.
За первинним інформативним параметром розрізняють наступні НВЧ-методи: амплітудний, фазовий, амплітудно-фазовий, геометричний, часовий, спектральний, поляризаційний, голографічний. Область застосування НВЧ-методів радіохвильового виду неруйнівного контролю наведено у таблиці 1 та у ГОСТ 23480-79.
Радіохвильові методи неруйнівного контролю
Назва методу | Галузь застосування | Фактори, що обмежують сферу застосування | Контрольовані параметри | Чутливість | Похибка | ||||||||
Амплітудний | Товщинометрія напівфабрикатів, виробів із радіопрозорих матеріалів | Складна конфігурація. Зміна зазору між антеною перетворювача та поверхнею контролю. | Товщина до 100 мм. | 1 – 3 мм | 5% | ||||||||
Дефектоскопія напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектрика | Дефекти: тріщини, розшарування, недопрес-совки | Тріщини понад 0,1 – 1 мм | |||||||||||
Фазовий | Товщинометрія листових матеріалів та напівфабрикатів, шаруватих виробів та конструкцій з діелектрика. | Хвилястість профілю або поверхні об'єкта контролю при кроці менше 10L. Відбудова від впливу амплітуди сигналу | Товщина до 0,5 мм | 5 – 3 мм | 1% | ||||||||
Контроль «електричної» (фазової) товщини | Товщина до 0,5 мм | 0,1 мм | |||||||||||
Амплі-тудно-фазовий | Товщинометрія матеріалів, напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектриків, контроль зміни товщини. | Неоднозначність відліку за зміни товщини понад 0,5А,Е Зміна діелектричних властивостей матеріалу об'єктів контролю величиною понад 2%. Товщина понад 50 мм. | Товщина 0 – | 0,05 мм | ±0,1 мм | ||||||||
Амплі-тудно-фазовий | Дефектоскопія шаруватих матеріалів та виробів з діелектрика та напівпровідника завтовшки до 50 мм. | Зміна зазору між антеною перетворювача та поверхнею об'єкта контролю. | Розшарування, включення, тріщини, зміни щільності, нерівномірний розподіл складових компонентів | Вмикання порядку 0,05А,Е. Тріщини з розкривом порядку 0,05 мм. Різнощільність порядку 0,05 г/см3 | |||||||||
Геометричний | Товщинометри виробів та конструкцій з діелектриків: контроль абсолютних значень товщини, залишкової товщини | Складна конфігурація об'єктів контролю; непаралельність поверхонь. Товщина понад 500 мм | Товщина 0-500 мм | 1,0 мм | |||||||||
Дефектоскопія напівфабрикатів та виробів: контроль раковин, розшарування, сторонніх включень у виробах з діелектричних матеріалів | Складна конфігурація об'єктів контролю | 1,0 мм | 1 –3% | ||||||||||
Час- | Товщинометрія конструкцій та середовищ, які є діелектриками | Наявність "мертвої" зони. На-носекундна техніка. При- | Товщина понад 500 мм | 5-10 мм | 5% | ||||||||
ної | Дефектоскопія серед діелектриків | зміна генераторів потужністю понад 100 мВт | Визначення глибини залягання дефектів у межах до 500 мм. | 5 - 10 мм | 5% | ||||||||
Спектральний | Дефектоскопія напівфабрикатів та виробів із радіопрозорих матеріалів | Стабільність частоти генератора більше 10-6. Наявність джерела магнітного поля. Складність створення чутливого тракту в діапазоні перебудови частоти понад 10% | Зміни у структурі та фізико-хімічних властивостях матеріалів об'єктів контролю, включення | Мікродефекти та мікронеоднорідності значно менші за робочу довжину хвилі. | - | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||||||
Поляризаційний | Дефектоскопія напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектричних матеріалів. | Складна конфігурація. Товщина понад 100 мм. | Дефекти структури та технології, що викликають анізотропію властивостей матеріалів (анізотропія, механічні та термічні напруження, технологічні порушення упорядкованості структури) | Дефекти площею понад 0,5 – 1,0 см2. | |||||||||
Голографічний | Дефектоскопія напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектричних та напівпровідникових матеріалів із створенням видимого (об'ємного) зображення | Стабільність частоти генератора більше 10-6. Складність створення опорного пучка чи поля з рівномірними амплітудно-фазовими характеристиками. Складність та висока вартість апаратури. | Включення, розшарування, різнотовщина. Зміни форми об'єктів. | Тріщини з розкривом 0,05 мм | |||||||||
Примітка: λ – довжина хвилі в контрольованому об'єкті; L – розмір розкриття антени у бік хвилястості.
Необхідною умовою застосування НВЧ-методів є дотримання таких вимог:
Відношення найменшого розміру (крім товщини) контрольованого об'єкта до найбільшого розміру розкриття антени перетворювача має бути не менше одиниці;
Найменший розмір мінімально дефектів, що виявляються, повинен не менше ніж у три рази перевищувати величину шорсткості поверхні контрольованих об'єктів;
Резонансні частоти спектра відбитого (розсіяного) випромінювання або напруженості магнітних полів матеріалів об'єкта та дефекту повинні мати відмінність, що визначається вибором конкретних типів пристроїв, що реєструють.
Варіанти схем розташування антен перетворювача щодо об'єкта контролю наведено у таблиці 1.
Методи цього виду контролю дозволяють визначати товщину та виявити внутрішні та поверхневі дефекти у виробах переважно з неметалічних матеріалів. Радіохвильова дефектоскопія дає можливість з високою точністю та продуктивністю вимірювати товщину діелектричних покриттів на металевій підкладці. У цьому випадку амплітуда зондувального сигналу є основним інформаційним параметром. Амплітуда випромінювання, що проходить через матеріал, зменшується через багато причин, у тому числі через наявність дефектів. Крім цього, змінюються довжина хвилі та її фаза.
Існують три групи методів радіохвильової дефектоскопії: проходження, відбиток і розсіювання.
Апаратура радіохвильового методу зазвичай містить генератор, що працює в безперервному або імпульсному режимі, рупорні антени, призначені для введення енергії у виріб і прийом хвилі, що пройшов або відбитої, підсилювач прийнятих сигналів і пристрої для вироблення командних сигналів, що керують різного роду механізмами.
При контролі фольгованих діелектриків проводять сканування поверхні зразка, що перевіряється спрямованим пучком мікрохвиль з довжиною хвилі 2 мм.
Залежно від інформаційно використовуваного параметра мікрохвиль дефектоскопи поділяють фазові, амплітудно-фазові, геометричні, поляризаційні.
Зміна щодо амплітуди хвилі відраховується на еталонному виробі. Амплітудні дефектоскопи найбільш прості з точки зору налаштування та експлуатації, але їх застосовують тільки для виявлення досить великих дефектів, що впливають на рівень прийнятого сигналу.
Амплітудно-фазові дефектоскопи дозволяють виявляти дефекти, що змінюють як амплітуду хвилі, так і її фазу. Такі дефектоскопи здатні давати досить повну інформацію, наприклад, якість заготовок фольгованих діелектриків, призначених виготовлення окремих шарів багатошарових друкованих плат.
У поляризаційних дефектоскопах фіксують зміну площини поляризації хвилі за її взаємодії з різними неоднорідностями. Ці дефектоскопи можуть бути використані для виявлення прихованих дефектів у різних матеріалах, наприклад, для дослідження діелектричної анізотропії і внутрішніх напруг в діелектричних матеріалах.
Радіаційні методи
Під радіаційними методами неруйнівного контролю розуміється вид контролю, що не руйнує, заснований на реєстрації та аналізі проникаючого іонізуючого випромінювання після взаємодії з контрольованим об'єктом. В основі радіаційних методів лежить отримання дефектоскопічної інформації про об'єкт за допомогою іонізуючого випромінювання, проходження якого через речовину супроводжується іонізацією атомів та молекул середовища. Результати контролю визначаються природою та властивостями використовуваного іонізуючого випромінювання, фізико-хімічними характеристиками контрольованих виробів, типом та властивостями детектора (реєстратора), технологією контролю та кваліфікацією дефектоскопістів.
Радіаційні методи неруйнівного контролю призначені для виявлення мікроскопічних порушень суцільності матеріалу контрольованих об'єктів, що виникають при їх виготовленні (тріщини, овали, включення, раковини та ін.)
Класифікація радіаційних МНК представлена на рис1.
Методи електронної мікроскопії (ЕМ)
Електронна мікроскопія ґрунтується на взаємодії електронів з енергіями 0,5 - 50 кеВ з речовиною, при цьому вони зазнають пружних та непружних зіткнень.
Розглянемо основні способи використання електронів при контролі тонкоплівкових структур (див. рис.2)
Таблиця 1 -
Схеми розташування антен перетворювачів стосовно об'єкту контролю.
Схема розташування антен перетворювача | Можливий метод контролю | Примітка |
1 | 2 | 3 |
Амплітудний, спектральний, поляризаційний | - | |
Фазовий, амплітудно-фазовий, часовий, спектральний | - | |
Амплітудний, геометричний, спектральний, поляризаційний | - | |
Фазовий, амплітудно-фазовий, геометричний, часовий, спектральний | - | |
Амплітудний, спектральний, поляризаційний. | - | |
Амплітудний, поляризаційний, голо-графічний. | Як приймальна використовується моноелементна антена. | |
Амплітудний, голографічний. | Як приймальня використовується багатоелементна антена. | |
Амплітудний, амплітудно-фазовий, тимчасовий, поляризаційний | - | |
Амплітудний, фазовий, амплітудно-фазовий, спектральний. | Функції передавальної (випромінюючої) та при- емної антен поєднані в одній антені. |
Позначення: - антена перетворювача;
Навантаження.
1 – НВЧ-генератор; 2 – об'єкт контролю; 3 – НВЧ-приймач; 4 – лінза до створення (квазі) плоского фронту хвилі; 5 – лінза для формування радіо-зображення; 6 – опорне (еталонне) плече мостових схем.
Примітка: допускається застосування комбінацій схем розташування антен перетворювача щодо об'єкта контролю.
Растрова електронна мікроскопія (РЕМ). Сфокусований пучок електронів 1 (рис. 2) діаметром 2-10 нм за допомогою системи відхилення 2 переміщається по поверхні зразка, (або діелектричної плівки З1, або напівпровідника З-11.) Синхронно з цим пучком електронний пучок переміщається по екрану електронно-променевої трубки . Інтенсивність електронного променя моделюється сигналом, що надходить із зразка. Рядкова та кадрова розгортка пучка електронів дозволяють спостерігати на екрані ЕЛТ певну площу досліджуваного зразка. Як модулюючий сигнал можна використовувати вторинні та відбивні електрони.
Рисунок 1 – Класифікація радіаційних методів
Рисунок 2 – Режими роботи растрової електронної мікроскопії
а) контраст у минулих електронах; б) контраст у вторинних та відбитих електронах; в) контраст у наведеному струмі (З11 – умовно винесений за межі приладу). 1 – сфокусований промінь; 2 – система, що відхиляє; 3 – об'єкт дослідження – діелектрична плівка; 4 - детектор вторинних та відбитих електронів; 5-підсилювач; 6 – генератор розгортки; 7 - ЕЛТ; 8 – сітка детектора; 9 -відбиті електрони; 10 – вторинні електрони.
Електронна мікроскопія (ПЕМ), що просвічує, заснована на поглинанні, дифракції електронів взаємодії з атомами речовини. При цьому сигнал, що пройшов через плівку, знімається з опору, що включається послідовно зі зразком З1. Для отримання зображення на екрані використовуються потужні лінзи за зразком. Сторони зразка мають бути плоскопаралельними, чистими. Товщина зразка повинна бути набагато меншою за довжину вільного пробігу електронів і повинна становити 10.. 100 нм.
ПЕМ дозволяє визначити: форми та розміри дислокацій, товщину зразків та профіль плівок. Нині існують ПЕ мікроскопи до 3 МеВ.
Скануюча електронна мікроскопія (СЕМ).
Зображення формується за рахунок вторинних електронів, і за рахунок відбитих електронів (рис. 2). Побічні електрони дозволяють визначити хімічний склад зразка, а відбиті – морфологію його поверхні. При подачі негативного потенціалу - 50 В відбувається замикання малоенергетичних вторинних електронів і зображення на екрані стає контрастним, оскільки грані, розташовані під негативним кутом до детектора, взагалі не проглядаються. Якщо на сітку детектора подати позитивний потенціал (+250), то вторинні електрони збираються з поверхні всього зразка, що пом'якшує контрастність зображення. Метод дозволяє отримати інформацію про:
Топології досліджуваної поверхні;
геометричному рельєфі;
Структурі досліджуваної поверхні;
Коефіцієнт вторинної емісії;
Про зміну провідності;
Про місцезнаходження та висоту потенційних бар'єрів;
Про розподіл потенціалу по поверхні та поверхні (за рахунок заряду по поверхні при опроміненні електронами) при попаданні скануючого променя на поверхню напівпровідникових приладів у ній наводяться струми та напруги, які змінюють траєкторії вторинних електронів. Елементи ІМС із позитивним потенціалом порівняно з ділянками, що мають нижчий потенціал, виглядають темними. Це обумовлюється наявністю уповільнювальних полів над ділянками зразка з позитивним потенціалом, які призводять до зменшення сигналу вторинних електронів. Потенційно-контрастні вимірювання дають тільки якісні результати через те, що уповільнюючі поля залежать не тільки від геометрії та напруги плями, а й від розподілу напруги по всій поверхні зразка;
Великого розкиду швидкостей вторинних електронів;
Потенційний контраст накладається на топографічний та на контраст, пов'язаний з неоднорідністю складу матеріалу зразка.
Режим наведеного (індукованого електронно-променевого струму).
Електронний промінь з великою енергією фокусується на невеликій площі мікросхеми і проникає через кілька шарів її структури, в результаті в напівпровіднику генеруються електронно-діркові пари. Схема включення зразка представлена (рис.2, в). При відповідних зовнішніх напругах, прикладених до ІМС, вимірюються струми, зумовлені новонародженими носіями заряду. Цей метод дозволяє:
Визначити периметр р-n переходу. Форма периметра впливає на пробивні напруги та струми витоку. Первинний електронний промінь (2) (рис. 3 і 4) рухається поверхнею зразка (1) у напрямах х, і залежно від напрямку переміщення змінюється значення індукованого струму в р-n переході. За фотографіями р-n переходу можна визначити спотворення периметра р-n переходу (рис.5).
Визначити місця локального пробою р-n переходу. При утворенні локального пробою р-n переходу в місці пробою утворюється лавинне множення носіїв струму (рис.6). Якщо первинний пучок електронів (1) потрапляє в цю область (3), то генеровані первинними електронами електронно-діркові пари також множаться в р-n переході, в результаті чого в цій точці буде зафіксовано збільшення сигналу і поява світлої плями на зображенні. Змінюючи зворотне зміщення на р-n переході, можна виявити момент утворення пробою, а провівши виявлення структурних дефектів, наприклад, за допомогою селективного травлення або з ПЕМ, можна зіставити область пробою з тим чи іншим дефектом.
Рисунок 3 – Схема проходження електронного променя
Рисунок 4 – Зображення торцевого р-п-переходу з метою
визначення його периметра
1 - торцевий р-n перехід; 2 – електронний промінь;
3 - область генерації електронно-діркових пар.
Рисунок 4 – Зображення планарного р-п-переходу з метою
визначення його периметра
1 – планарний р-n перехід; 2 – електронний промінь;
3 - область генерації електронно-діркових пар.
Рисунок 5 – Спотворення периметра планарного p-n-переходу зверху
Спостерігати дефекти. Якщо в області р-n переходу знаходиться дефект (4) (рис. 6), то при попаданні первинного пучка електронів в область дефекту деяка частина генерованих пар рекомбінує на дефекті, і відповідно до межі р-n переходу дійде менше носіїв, що зменшить струм у зовнішньому ланцюзі. На фотографії р-n переходу ця область виглядатиме темнішою, ніж решта фону. Змінюючи співвідношення між глибиною залягання р-n переходу та проникненням первинних електронів можна зондувати електричну активність дефектів, що розташовуються на різній глибині. Спостереження дефектів можна проводити при зворотних та прямих зсувах р-n переходу.
Електронна ожеспектроскопія (ЕОС).
Вона полягає в отриманні та аналізі спектра електронів, що випускаються атомами поверхонь при дії на нього електронним променем. Такі спектри несуть інформацію:
Про хімічний (елементний) склад та стан атомів поверхневих шарів;
Про кристалічну структуру речовини;
Про розподіл домішок по поверхні та дифузійних шарах; Установка для оже-спектроскопії складається з електронної гармати, енергоаналізатора оже-електронів апаратури, що реєструє, і вакуумної системи.
Малюнок 6 – Зображення планарного p-n-переходу з метою визначення пробою та виявлення дефекту.
1 – еелектронний промінь; 2 – планарний р-п-перехід; 3 – металева домішка; 4 – дефект.
Електронна гармата забезпечує фокусування електричного пучка на зразку та його сканування. Діаметр пучка в установках із локальним оже-аналізом становить 0,07...1 мкм. Енергія первинних електронів змінюється в межах 0,5...30 кев. У установках оже-спектроскопії зазвичай як енергоаналізатора використовується аналізатор типу циліндричного дзеркала.
Реєструючий пристрій за допомогою двокоординатного самописця фіксує залежність , де: N - Число електронів, що потрапляють на колектор;
Е к - Кінетична енергія оже-електронів.
Вакуумна система установки ЕОС повинна забезпечувати тиск не більше 107 – 108Па. При гіршому вакуумі залишкові гази взаємодіють із поверхнею зразка та спотворюють аналіз.
З вітчизняних установок ЕОС слід відзначити растровий оже-спекто-рометр 09 ІОС - 10 - 005 Оже-локальністю в растровому режимі 10 мкм.
На (рис. 7) показаний оже-спектр забрудненої поверхні GaAs з якого видно, що поряд з основними спектрами GaAs, в плівці присутні домішкові атоми S, Про і С. значення з табульованими визначають хімічну природу атомів, з яких ці електрони були емітовані.
Малюнок 7 – Ожеспектр забрудненої поверхні GaAs
Примітка: метод отримав свою назву на ім'я французького фізика П'єра Оже, який у 1925 р. відкрив ефект випромінювання електронів атомами речовини внаслідок порушення їхнього внутрішнього рівня рентгенівськими квантами. Ці електрони одержали назву оже-електронів.
Емісійна електронна мікроскопія (ЕЕМ).
За особливих умов поверхню зразка може випускати електрони, тобто. бути катодом: під час застосування сильного електричного поля до поверхні (автоелектронна емісія) або під дією бомбардування поверхні частинками.
В емісійному мікроскопі, показаному на рис. 8 поверхня зразка є електродом системи, що утворює з анодом електронну лінзу.
Застосування ЕЕМ можливе для матеріалів, які мають невелику роботу виходу. Досліджуваний виріб є складовою частиною електронно-оптичної системи ЕЕМ, і в цьому його принципова відмінність від РЕМ.
ЕЕМ використовують для візуалізації мікрополів. Якщо р-п-перехід (1) (рис. 9) помістити в однорідне електричне поле (2) і подати на нього замикаючу напругу, то поле, створюване р-п-переходом (3) (при великих струмах витоку), буде викривляти Лінії основного поля.
Викривлення ліній дозволяє визначити розподіл потенціалу поверхнею зразка.
Електронно-відбивна спектроскопія (ЕОС).
В ЕОС поверхню зразка, що спостерігається, підтримується при такому потенціалі, що всі або більша частина опромінюючих електронів не потрапляють на поверхню зразка.
Принцип його роботи показано на рис. 10. Колімований електронний промінь спрямований на поверхню зразка перпендикулярно до неї. Електрони,
Рисунок 8 – Принцип роботи емісійного мікроскопа
Рисунок 9 – Візуалізація p-n-переходу за допомогою ЕЕМ
P-n-перехід, включений у зворотному напрямку; - електронні
траєкторії поля р-п-переходу.
Пролетіли через останню апертуру лінз, швидко сповільнюються і повертаються назад у точці, що визначається потенціалом поверхні зразка щодо катода та напруженістю електричного поля на поверхні зразка. Після повороту електрони знову прискорюються, пролітаючи через лінзи, і збільшене зображення проектується на катодолюмінесцентний екран. Додаткове збільшення можна отримати, відокремлюючи вихідний пучок від входить у слабкому магнітному полі і використовуючи додаткові збільшувальні лінзи на шляху пучка, що виходить.
Контрастність у виходить пучку визначається топологією поверхні та змінами електричного потенціалу та магнітних полів на ній.
Напруга на зразку
Рисунок 10 – Принцип роботи електронного відбивного мікроскопа
ЛІТЕРАТУРА
1. Глудкін О.П. Методи та пристрої випробування РЕМ та ЕВС. - М.: Вищ. школа., 2001 – 335 з
2. Випробування радіоелектронної, електронно-обчислювальної апаратури та випробувальне обладнання / за ред. А.І.Коробова М.: Радіо та зв'язок, 2002 - 272 с.
3. Млицький В.Д., Бегларія В.Х., Дубицький Л.Г. Випробування апаратури та засоби вимірювань на вплив зовнішніх факторів. М.: Машинобудування, 2003 - 567 з
4. Національна система сертифікації Республіки Білорусь у. Мн.: Держстандарт, 2007
5. Федоров В., Сергєєв Н., Кондрашин А. Контроль та випробування у проектуванні та виробництві радіоелектронних засобів - Техносфера, 2005. - 504с.