Радиоволновой неразрушающий контроль

№93-1,

экономические науки

Радиоволновой неразрушающий контроль качества не требует выведения объектов контроля из работы либо их демонтажа, и не требует разрушения образцов материала, деталей, изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений.

Похожие материалы

Радиоволновой неразрушающий контроль качества не требует выведения объектов контроля из работы либо их демонтажа, и не требует разрушения образцов материала, деталей, изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений.

Для осуществления радиоволнового неразрушающего контроля качества, как правило, применяется радиоволновой дефектоскоп, который предназначен для обнаружения, регистрации и определения размеров и (или) координат дефектов типа нарушений сплошности и неоднородности в объекте контроля.

Также для осуществления радиоволнового неразрушающего контроля, в зависимости от типа контроля, применяются следующие приборы, а именно:

  • радиоволновой толщиномер, который предназначен для измерения толщин в целом объектов контроля или их элементов;
  • радиоволновой структуроскоп, который предназначен для качественного определения параметров, характеризующих структуру объектов контроля;
  • радиоволновой плотномер, который предназначен для измерения плотности или пористости радиопрозрачных веществ, материалов и изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений;
  • радиоволновой преобразователь, это часть прибора радиоволнового неразрушающего контроля, который служит для генерации, излучения и (или) приема радиоволн с последующим преобразованием в электрический заряд.

При этом основной задачей неразрушающего является сокращение затрат на техническое обслуживание объектов контроля, а также на уменьшение потерь от простоя объектов контроля в результате отказов деталей, изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений.

В качестве радиоволновых средств неразрушающего контроля применяется следующее оборудование:

  • датчики с чувствительным элементом, в которых контролируемая величина преобразуется в информативный параметр;
  • генераторы сверхвысоких частот, которые являются источниками электромагнитных колебаний;
  • вторичные преобразователи, которые предназначены для формирования сигналов регистрации и управления.

Особенностью радиоволнового неразрушающего контроля качества является регистрация изменения параметров электромагнитных колебаний сверхвысоких частот, которые взаимодействуют с объектом контроля (исследования). При этом диапазон длин волн, преимущественно используемый в радиоволновом контроле качества, ограничен 1 — 100 мм. Как правило, применяется радиоволновая измерительная аппаратура в 8 мм и 30 мм диапазонах радиоволнового электромагнитного излучения.

При этом радиоволновой контроль качества применяется для решения основных задач неразрушающего контроля качества, а именно:

  • толщинометрии;
  • дефектоскопии;
  • структуроскопии;
  • интроскопии, т.е. контроля внутреннего строения объектов контроля.

В данных случаях используется аппаратура, как правило, которая работает на основе стандартных или модернизированных элементов сверхвысоких частот.

При этом радиоволновым методом осуществляется контроль изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений из материалов, где радиоволны не очень сильно затухают, а именно:

  • диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно);
  • магнитодиэлектрики (ферриты);
  • полупроводники;
  • тонкостенные металлические объекты контроля.

В связи с тем, что излучения волн сверхвысоких частот относятся к области радиоволн, которые с момента своего открытия использовались для передачи информации, применение данных для целей неразрушающего контроля качества потребовало создания теории их взаимодействия с объектами контроля.

При этом в данной теории были учтены результаты, которые были получены в радиосвязи для волновых систем с распределенными параметрами импедансным методом. В данных волновых системах радиоволновой тракт «источник излучения — объекты контроля — приемник излучения» были заменены моделью в виде длинной линии, с такими же волновыми сопротивлениями и размерами, как в реальной системе радиоволнового контроля качества объектов контроля.

В данном случае дефекты в виде расслоения, заменяются в модели плоскопараллельным слоем такой же толщины, как дефекты. При этом амплитуда сигнала от дефектов уменьшается пропорционально площади, которые занимают дефекты относительно площади контролируемой зоны на объектах контроля.

Во всех случаях исследования получаемые оценки сигналов в системе будут приближенные и при этом не исключено появление больших ошибок. Поэтому рекомендуется пользоваться расчетным методом для определения относительных значений величин, а именно изменения амплитуд сигналов при малых изменениях параметров исследуемых объектов контроля или условий контроля качества.

При радиоволновом контроле качества применяются (используются) следующие методы и средства контроля, а именно:

  • амплитудный метод контроля качества. При этом контролируемая величина непосредственно связана с напряженностью поля (мощностью) отраженного, прошедшего или рассеянного излучения. Техническая реализация амплитудного метода контроля качества проста, однако невысокая помехоустойчивость ограничивает его применение;
  • фазовый и амплитудно-фазовый методы контроля качества дают более надежные результаты, в связи с более высокой помехоустойчивостью. Данные методы основаны на выделении полезной информации, заключенной в изменениях амплитуды и фазы волны;
  • геометрический или временный методы контроля качества применяются для измерения длины волны в случаях, если толщина объектов контроля превышает длину волны используемого зондирующего излучения. При этом в геометрическом методе контроля контролируемый параметр длины волны связан с отклонением положений отраженного луча в плоскости регистрации относительно выбранной системы координат, а во временном методе связан с изменением задержки сигнала во времени;
  • метод самосравнения используется для повышения разрешающей способности дефектоскопии. Данный метод выполняется с помощью 2-х комплектов излучающих и приемных устройств, которые максимально приближены друг к другу. В данном методе результирующий сигнал определяется разностью амплитуд и фаз сигналов приемников каждого канала. При этом наличие дефектов приводит к изменению условий распространения волны в одном канале и появления разностного сигнала. В том числе анализ динамики изменения сигнала, при периодическом прохождении дефектов через зону контроля радиоволнового дефектоскопа, позволяет снизить порог его чувствительности;
  • метод отраженного излучения позволяет обнаружить дефекты типа нарушения сплошности. Данный метод прозвучиванием определяет координаты сплошности, их размеры и ориентацию, это происходит в результате прозвучивания объектов контроля, и приёма отраженного от дефектов эхо сигналов.
  • резонансный метод радиоволнового контроля качества основан на введении объектов контроля в резонатор, волновод или длинную линию и регистрацию изменений параметров электромагнитной системы (резонансной частоты, добротности, числа возбуждаемых типов колебаний и т. д.). Данным методом осуществляется контроль размеров, электромагнитных свойств, деформации. Реже данный метод применяется для обнаружения зоны коррозионного поражения, непропаев и расслоений в тонких местах объектов контроля из металлов. Чаще резонансный метод контроля качества используется для контроля уровня жидкостей в резервуарах и параметров движения различных объектов контроля.

При этом в зависимости от источника излучения методы радиоволнового контроля качества разделяются на активные и пассивные, а именно:

  • при пассивных методах контроля качества предполагается собственное излучение как самих контролируемых объектов, так и сред, расположенных за объектами контроля, в сверхвысоких частот-диапазонах;
  • при активных методах контроля используются, как правило, маломощные источники сверхвысоких частот-излучений, с интенсивностью излучения равной 1 Вт.

Данные методы радиоволнового неразрушающего контроля качества в настоящее время еще редко используются.

По расположению датчиков относительно объектов контроля различаются 3-и основных варианта радиоволнового неразрушающего контроля качества, а именно:

  • одностороннее расположение датчиков;
  • двухстороннее расположение датчиков;
  • расположение датчиков под прямым углом оптических осей друг к другу (способ фиксации параметров рассеянного излучения).

При этом резонансные сверхвысокие частот-методы подразделятся по типу резонансного эффекта, а именно:

  • электронный парамагнитный;
  • ядерный магнитный;
  • ферромагнитный;
  • ядерный квадрупольный.

По характеру изменения магнитного поля сверхвысокие частот-методы подразделяются на:

  • с постоянным магнитным полем;
  • с меняющимся магнитным полем.