10. Оптические методы контроля

Эти методы получили широкое применение для наружного контроля. Применение инструментов типа луп, микроскопов, эндоскопов и бороскопов для осмотра внутренних полостей изделий, проекционных устройств, лазеров, оптической голографии расширяет возможности оптического метода.

Пример визуального контроля с помощью оптической трубки - бороскопа показан на рис. 21.

Для возможности визуального наблюдения конструкция объекта контроля должна иметь соответствующие полости (лючки и т. п.), позволяющие проводить осмотр. Применяются оптические трубки, дающие увеличение в два-три и более крат, с диаметром поля зрения 3—20 мм.

Изображение передается с помощью системы линз и призм (или зеркал), смонтированных в оптической трубке. Место осмотра освещается через оптико-волоконный кабель.

С помощью визуального наблюдения обнаруживают повреждения и разрушения поверхности, коробление, трещины, перегрев, износ и т. п.

Рисунок 21. Схема бороскопа:

1 - рабочие лопатки, подлежащие осмотру; 2 - трубка бороскопа; 3 - окуляр; 4 - глаз наблюдателя; 5 - стекловолоконный кабель; 6 - источник света; 7 - корпус компрессора

11. Радиоволновой контроль

Радиоволновый диапазон электромагнитного спектра излучения занимает область длин волн от 1 до 1000 мм – диапазон сверхвысокой частоты (СВЧ).

Радиоволновые методы и средства применяют для контроля качества и геометрических размеров изделий из диэлектрических материалов (строительные материалы, стеклопластики и пластмассы, резина, термозащитные материалы, теплоизоляционные материалы, бумага, фибра, фанера), для измерения влажности материалов (песок, древесностружечные материалы), толщины металлического листа и т.п.

Исследуемые материалы и тела влияют на прохождение, отражение, поглощение и рассеяние радиоволн. При этом происходит изменение амплитуды, фазы, поляризации и т.п. По степени изменения указанных параметров можно судить о характерных свойствах самого материала, а также об отклонениях от номинала. Нарушение сплошности и структуры тел почти всегда сопровождается изменением их электромагнитных параметров, а, следовательно, и результатов взаимодействия электромагнитных волн с ними. На этом основаны радиоволновые методы неразрушающего контроля состояния и структуры тел.

Электромагнитная волна представляет собой совокупность быстропеременных электрического Е и магнитного Н полей (рис 22.). В свободном пространстве электромагнитная волна поперечна, т.е. векторы Е и Н перпендикулярны направлению распространения волны z.

Рисунок 22. Схема распространения плоскополяризованной электромагнитной волны

При радиоволновом контроле диэлектрических материалов необходимо знать диэлектрическую постоянную ε и тангенс угла диэлектрических потерь tg δ (обычно для диэлектриков магнитная проницаемость μ = 1), для полупроводниковых и магнитных материалов необходимо учитывать ε и μ, для металлов в основном имеет значение величина проводимости σ.

Для передачи энергии источника к приемнику излучения применяют как волноводные линии, так и свободное пространство. Волновод, по которому распространяется электромагнитная волна, представляет собой металлическую трубу прямоугольного или круглого сечения.

Приборы радиоволнового контроля могут быть классифицированы по различным признакам.

По информативному параметру различают приборы: амплитудные; фазовые; амплитудно-фазовые; поляризационные; резонансные; лучевые; частотные; преобразовательные (вид волны); спектральные.

По схемам расположения приемника и излучателя энергии СВЧ относительно контролируемого образца могут быть: на прохождение (двусторонний доступ) (рис. 23); на отражение (односторонний доступ); комбинированные.

Различают следующие формы образования сигнала: аналоговую; дифракционную; оптическую.

Основными физическими параметрами в приборах являются коэффициенты отражения, прохождения, поглощения, преломления, поляризации, преобразования.

Рисунок 23. Схема радиоволнового дефектоскопа «на прохождение»:

1 – блок питания; 2 – генератор; 3 – волноводный тракт; 4 – аттенюатор (ослабление сигнала); 5, 6 – излучающая и приемная антенны; 7 – детектор; 8 – усилитель; 9, 10 – регистрирующие устройства.