Повышение чувствительности тепловой дефектоскопии в условиях наличия излучательной помехи

Исследование сущности тепловой дефектоскопии, которая состоит в обнаружении дефектов внутренней структуры объекта контроля по аномалиям температурного поля. Анализ чувствительности к обнаружению воздушных дефектов из нетеплопроводных материалов.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 19.06.2018
Размер файла 51,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХНУРЭ

Повышение чувствительности тепловой дефектоскопии в условиях наличия излучательной помехи

УДК 621.396.6

Малик С.Б., асп.

Мягкий А.В., инж.

Стороженко А.В., К.т.н., ДОЦ.

Аннотации

Отримано оцінку чутливості теплової дефектоскопії (параметри порогових дефектів) для широкого кола материалів, що дозволяє потенціальному споживачеві визначити застосовність даного методу. Запропоновано підхід до оптимізації режиму теплової дефектоскопії, що дозволяє підвищити відношення сигнал/шум, а отже і чутливість методу.

Infrared testing sensitivity estimation (threshold detectable defect characteristics) for a wide number of materials is obtained. It allows prospective consumer to appraise this method applicability. Infrared testing procedure optimization approach that allows to raise SNR and therefore method sensitivity is proposed.

Тепловая дефектоскопия (ТДС) состоит в обнаружении дефектов внутренней структуры объекта контроля (ОК) по аномалиям температурного поля на его поверхности, возникающего под воздействием внешнего источника тепла [1].

Основным фактором, ограничивающим чувствительность ТДС, является помеха, связанная с неоднородностью поверхности ОК по коэффициенту излучения [2].

Известный подход к снижению влияния это помехи состоит в покрытии поверхности ОК перед обследованием высокоизлучающей краской. Поверхность становится однородной и с высоким коэффициентом излучения ().

Однако, необходимость производить покраску ОК перед контролем и снимать краску после проведения контроля существенно снижает производительность ТДС и повышает ее себестоимость. Кроме того, этот метод исключает влияние излучательной помехи только при условии, что покраска производится три и более раз, только в этом случае становится однородным [3].

В работе [4] авторами был предложен другой подход к снижению излучательной помехи, основанный на оптимизации режима ТДС по критерию максимизации отношения сигнал/шум. Подход основан на том факте, что моменты времени, соответствующие достижению максимумов помехи (шума) и полезного сигнала не совпадают: сигнал от помехи достигает максимума сразу по окончании нагрева, а полезный сигнал - с определенным временем запаздывания . Максимум соотношения сигнал/шум наступает в момент времени (рис. 1).

Рисунок 1 - Временные зависимости полезного сигнала и помехи

Целью настоящей работы является развитие предложенного в [4] подхода путем оценки предельной чувствительности ТДС применительно к широкому кругу ОК.

При этом под чувствительностью понимаются параметры порогового дефекта, определяемого из условия: сигнал/шум ? 1.

Поскольку чувствительность теплового контроля для разных материалов ОК разная (зависит от теплофизических характеристик материала (ТФХ) [1]), то для получения более полной информации расчета известные по теплофизическим справочникам [5] материалы были разбиты на группы по величине удельной теплопроводности л следующим образом:

1. Изоляторы (0 < л < 0,4)

2. Плохие проводники тепла (0,4 < л < 8)

3. Средние проводники тепла (8 < л < 35)

4. Теплопроводящие материалы (35 < л < 500)

Для проведения расчетов чувствительности по приведенной в [4] теплофизической модели использовались следующие допущения и упрощения:

- тип дефекта - воздушное включение (наиболее часто встречающийся на практике в виде мест непроклея, расслоений, трещин и т.в.);

- предельно допустимая температура нагрева - 100°С (при более высокой температуре в ряде материалов могут происходить структурные изменения, а также при температуре выше 100°С проявляется зависимость теплопроводности л от температуры материала и модель становится нелинейной);

- раскрытие (толщина дефекта) постоянна - 0,2 мм, что соответствует реальным дефектам, встречающимся на практике;

- толщина контролируемой пластины - 1 см (толщина большинства реальных ОК ТДС не превышает приведенного значения).

Таким образом, целью расчетов являлось определение пороговых значений двух параметров дефекта (глубины залегания h и поперечного размера l) для объектов четырех указанных классов. При этом учитывалось, что пороговые значения l и h взаимосвязаны: для повышения разрешения по глубине (h), необходимо чтобы поперечный размер дефекта (l) был больше [2].

Результаты расчетов приведены в табл. 1. Пороговые размер и глубина залегания дефектов в материалах выбранных групп даны для средних значений теплопроводности по группе, т.к. это позволяет определять пороговые параметры дефекта для конкретного материала путем интерполяции.

Таблица 1 - Чувствительность ТДС при разных уровнях излучательной помехи

№ группы матер. ОК

л,

Вт/м·К

l, мм

h, мм

l, мм

h, мм

l, мм

h, мм

l, мм

h, мм

l, мм

h, мм

l, мм

h, мм

1

0,175

5

9,5

8

5,5

6

2,5

5

1,5

8

1,5

-

-

2

3,325

3

9

6

7

8

6

8

5

7

4

8

4

3

14

3

9

6

7

7

6

7

5

8

5

7

4

4

332,5

3

9

8

7

8

6

8

5

8

4

7

3

Из табл. 1 видно, что чувствительность к обнаружению воздушных дефектов в ОК из нетеплопроводных материалов (1 группа) значительно хуже, что объясняется слабым отличием ТФХ материала и дефекта. Также чувствительность ТДС резко снижается с увеличением уровня помехи и для материалов первой группы обнаружение дефектов при уровне помехи сильно затруднено. В случае, если материал дефекта более теплопроводный, чем воздух (различные инородные включения в материале ОК), чувствительность ТДС будет меньшей.

Для оценки эффективности предложенного подхода к оптимизации процедуры ТДС в табл. 2 приведены значения отношения сигнал/шум для двух случаев: оптимизации по максимизации полезного сигнала и оптимизации по максимизации отношения сигнал/шум.

Таблица 2 - Повышение отношения сигнал/шум за счет выбора режима контроля (при )

№ группы матер. ОК

л,

Вт/м·К

Повышение , %

1

0,175

1,51

1,63

7

2

3,325

1,42

1,57

9,5

3

14

1,5

1,64

8,5

4

332,5

1,3

1,52

14,5

Выводы

1. Получена оценка чувствительности ТДС (параметры пороговых дефектов) для широкого круга материалов, что позволяет потенциальному потребителю оценить применимость данного метода.

2. Предложен подход к оптимизации режима ТДС, позволяющий повысить отношение сигнал/шум, а следовательно и чувствительность метода. тепловой дефектоскопия температурный

Литература

1. Стороженко В.А., Маслова В.А. Термография в диагностике и неразрушающем контроле. - Харьков: Компания СМИТ, 2004 - 160 с.

2. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т.5: В 2 кн. Кн. 1: Тепловой контроль. /В.П. Вавилов. Кн. 2: Электрический контроль. /К.В. Подмастерьев, Ф.Р. Соснин, С.Ф. Корндорф, Т.И. Ногачева, Е.В. Пахолкин, Л.А. Бондарева, В.Ф. Мужицкий. - М.: Машиностроение, 2004. - 679 с.

3. Xavier P. V. Maldague. Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing. - John Wiley & Sons, Inc., 2001, p. 684.

4. Стороженко В.А., Малик С.Б., Мягкий А.В. Оптимизация режимов тепловой дефектоскопии на основе теплофизического моделирования // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Прилади і методи неруйнівного контролю. - Харків: НТУ «ХПІ» - №48. - 2008. - С. 84-91

5. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. - М.: Энергия, 1976 - 352 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Исследование возможностей плазменной визуализации различных типов дефектов для проводов и промышленных кабелей. Анализ методов дефектоскопии, основанных на электромагнитных явлениях. Адаптация комплекса оборудования для обнаружения механических дефектов.

    дипломная работа [2,4 M], добавлен 08.07.2014

  • Классификация и модели тепловой дефектоскопии. Модель активного теплового контроля пассивных дефектов. Оптическая пирометрия. Приборы теплового контроля. Схемы яркостного визуального пирометра с исчезающей нитью. Пирометр спектральных отношений.

    реферат [1,9 M], добавлен 15.01.2009

  • Анализ существующих типов закладных устройств и способов их обнаружения. Построение модели для расчета теплового поля поверхности земли. Демаскирующие признаки взрывных устройств. Тепловой вид неразрушающего контроля и теплофизическое описание дефектов.

    курсовая работа [829,7 K], добавлен 19.06.2014

  • Технические средства визуально-оптической дефектоскопии. Технические характеристики видеокроулера Rovver 400. Выбор метода контроля и теоретическое моделирование, оценка чувствительности. Разработка структурной схемы установки, ее влияние на экологию.

    дипломная работа [3,0 M], добавлен 08.09.2014

  • Тепловые насосы, работающие от воздушного источника, принцип их действия. Принципиальная схема работы. Организация работы отопительной системы. Рынок воздушных тепловых насосов в странах Северной Европы. Повышение энергоэффективности воздушных насосов.

    курсовая работа [719,1 K], добавлен 01.06.2015

  • Сущность метода магнитной дефектоскопии. Расчет составляющих напряженности поля. Разработка автоматизированной системы магнитопорошкового контроля оси колесной пары вагон. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

    дипломная работа [4,6 M], добавлен 19.06.2014

  • Фазовые переходы второго рода. Компьютерное моделирование критического поведения, влияние на него дефектов структуры. Модель Гейзенберга, алгоритм Вульфа. Коротковременная динамика, уточнение критической температуры. Расчет критических индексов.

    дипломная работа [876,3 K], добавлен 07.02.2011

  • Составление расчетной тепловой схемы ТУ АЭС. Определение параметров рабочего тела, расходов пара в отборах турбоагрегата, внутренней мощности и показателей тепловой экономичности и блока в целом. Мощность насосов конденсатно-питательного тракта.

    курсовая работа [6,8 M], добавлен 14.12.2010

  • Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Построение температурного графика регулирования тепловой нагрузки на отопление. Расчёт компенсаторов и тепловой изоляции, магистральных теплопроводов двухтрубной водяной сети.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.10.2013

  • Понятие и функции тепловой трубы как устройства, обладающего свойством сверхтеплопроводности, работающее в высоком температурном диапазоне, в любом положении, независимо от наличия гравитационного поля. Ее внутреннее устройство и элементы, принцип работы.

    презентация [600,2 K], добавлен 08.03.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.