Теплометрический дефектоскоп

 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества металлических и неметаллических ком ,позиционных материалов и клеемеханических соединений. Цель - повьшение производительности контроля. Изобретение позволяет обеспечить равную разрешающую способность контроля в широком диапазоне изменения теплофизических свойств контролируемых материалов. Первичный преобразователь , установленный в одном корпусе с нагревателем, приводится в контакт с контролируемым образцом, терморегулятор регулирует величину перегрева первичного преобразователя над температурой окружающей среды, Нагретый первичный преобразователь приводится в конта кт с контролируемым образцом. Напряжение, генерируемое первичным (Преобразователем, поступает одновременно на вход интегрального канала, амплитудного канала, дифференциального канала, схемы выборки-хранения и запускает триггер в цепи управления. Интегральный канал вычисляетколичество тепла, необходимого для нагрева контролируемого обрарца до установившейся температуры. Амплитудный канал вычисляет максимальную амплитуду напряжения , генерируемого преобразователем . Дифференциальный канал вычисляет текущее и максимальное значения скорости изменения теплового потока от нагревателя к контролируемому образцу . Схема выборт и-хранения определяет значение скорости изменения теплового потока в заданный момент времени. Сигналы с выхода интегрального ,, амплитудного каналов и с выхода схема выборки-хранения поступают на входы сумматора. С выхода сзгм матора сигнал, поступает на индикатор дефекта, который индицирует состояние контролируемого материала в момент поступления разрешающего сигнала с выхода цепи управления. 4 ил. SS . kHsA ГО 4 CD 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5}} 4 G 01 N 25/72 Ъфа, а1 ат —. „. "еl 1 II к

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4228174/31-25 (22) 05 ° 03.87 (46) 30.08.88. Бюл. № - 32 (71) Институт технической теплофизики АН УССР и Опытное конструкторскотехнологическое бюро с экспериментальным производством теплофизического приборостроения Института технической теплофиэики АН УССР (72) В.В.Платонов, В.В.Дымченко, Е.Г,Иванова, С.В.Серафимович и В.Н.Сотник (53) 536.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1176225, кл. G 01 N 25/72, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1318890, кл. G 01 N 25/72, 1986. (54) ТЕПЛОМЕТРИЧЕСКИЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к нераэрушающим методам контроля качества металлических и неметаллических ком,позиционных материалов и клеемеханических соединений. Цель — повышение производительности контроля. Изобретение позволяет обеспечить равную разрешающую способность контроля в широком диапазоне изменения теплофизических свойств контролируемых материалов. Первичный преобразователь, установленный в одном корпусе с нагревателем, приводится в контакт с контролируемым образцом, терморегу„„SU„„ янов лятор регулирует величину перегрева первичного преобразователя над температурой окружающей среды, Нагретый первичный преобразователь приводится в контакт с контролируемым образцом.

Напряжение, генерируемое первичным ,преобразователем, поступает одновременно на вход интегрального канала, амплитудного канала, дифференциального канала, схемы выборки-хранения и запускает триггер в цепи управления.

Интегральный канал вычисляет количество тепла, необходимого для нагрева контролируемого обрарца до установившейся температуры. Амплитудный канал вычисляет максимальную амплитуду на- а пряжения, генерируемого преобразователем. Дн5ференннааьный канал ныннслн- (/}j ет текущее и максимальное значения скорости изменения теплового потока от нагревателя к контролируемому образцу. Схема выбор. -и-хранения опре- . деляет значение скорости изменения Ьиай теплового потока в заданный момент ф ь времени, Сигналы с выхода интегрального, амплитудного каналов и с выхода схема выборки-хранения поступа- } ют на входы сумматора. С выхода сум матора сигнал поступает на индикатор дефекта, который индицирует со-. стояние контролируемого материала в момент поступления разрешающего сигнала с выхода цепи управления. 4 ил.

1420498

Изобретение относится к дефектоскопии, а именно неразрушающим методам контроля качества металлических и неметаллических композиционных материа- 5 лов, а также клеемеханических соединений готовых иэделий с металлическими и неметаллическими сотовыми заполнителями и обшивками, и может быть использовано в авиационной, машино- 10 строительной, химической промьппленйости для научных и лабораторных.исследований..

При изготовлении Различных конструкций необходимо контролировать 15 качество материалов с малой теплопроводностью, клеемеханических соединений листовых материалов, а также вы, являть внутренние дефекты, связанные с нарушением сплошности. Кроме этого, 20 при контроле различных конструкций требуется определять размеры дефекта и глубины залегания на различных материалах с различными теплофизическими характеристиками при помощи одного. термочувствительного элемента.

Цель изобретения — повышение про изводительности контроля эа счет обеспечения равной разрешающей способности контроля ао всем диапазоне измене- 30 ния теплофиэических свойств контролируемых материалов.

На фиг, 1 изображена осциллограмма напряжения, генерирумого чувствительным элементом; на фиг. 2 — гра- 35 фик зависимости чувствительности амплитудного метода „, дифференциального.и„ интегрального лс и чувствит ельности предлагаемого устройства й.

От N, .Где N — величина, пропорцио" 40 нальная тепловой постоянной контролируемого образца; на фиг. 3 — структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит первичный преобразователь 1 теплового потока, установленный в одном корпусе с нагревателем 2, терморегулятор. 3, соединенный с нагревателем 2, интегральный 4, амплитудный 5 и дифференциальный 6 каналы, подключенные параллельно к выходу преобразователя 1. Дифференциальный канал 6 состоит иэ последовательно соединенных дифференциа5 тора 7 и амплитудного детектора 8.

Выходы интегрального 4 и амплитудного 5 каналов соединены с первым и вторым входами сумматора 9 соответственйо, Выход сумматора 9 соединен с индикатором 10 дефекта. Между дифференциальным каналом 6 и интегральным каналом 4 включена цепь 11 управления. Цепь 11 управления состоит из последовательно соединенных измерителя 12 отношений и триггера 13. К входам измерителя 12 отношений подключены выходы дифференциатора 7 и амплитудного детектора 8. Управляющий вход триггера 13 соединен с выходом преобразователя 1. Выход цепи 11 управления соединен также с индикатором 10 дефекта. К выходу дифференциатора 7 подключена схема 14 выборкихранения, состоящая иэ запоминающего устройства 15 и одновибратора 16.

Управляющий вход запоминающего устройства 15 через одновибратор 16 связан с выходом преобразователя 1. Вы-. ход схемы 14 выборки-хранения, являющийся и выходом запоминающего устройства 15, соединен с третьим входом сумматора 9.

Устройство работает следующим образом.

Нагреватель 2 нагревает первичный преобразователь 1 теплового потока до определенной температуры. Задан.— ную величину перегрева над температурой окружающей среды обеспечивает электродный терморегулятор 3. Затем нагретый преобразователь 1 приводится в контакт с контролируемым образцом. В .момент контакта происходит нестанционарный процесс передачи тепловой энергии посредством теплового потока от нагревателя 2 к контролируемому образцу. Тепловой поток, регистрируемый первичным преобразователем 1, сначала увеличивается, а затем экспоненциально убывает до некоторого станционарного уровня, определяемого теплообменом контролируемого образца с окружающей средой. Напряжение, генерируемое первичным преобразователем 1, поступает одновременно на входы интегрального канала 4, амплитудного канала 5, дифференциального канала 6, схемы 14 выборки-хранения и запускает триггер

13. Интегральный канал 4 вычисляет определенный интеграл напряжения, пропорционального тепловому потоку через преобразователь 1, в течение времени контроля от момента контакта до установления станционарного состояния; Управляющий сигнал, эадаю1420498 щий время интегрирования, формируется триггером 13. Амплитудный канал

5 вычисляет максимальное значение напряжения, генерируемого преобразователем 1. Дифференциатор 7 вычисляет скорость изменения напряжения на преобразователе 1. Напряжение U на выходе дифференциатора 7 пропорционально текущему значению скорости изменения теплового потока через преобразователь 1. С выхода дифференциатора 7 сигнал поступает одновременно на вход амплитудного детектора 8 и вход схемы 14 выборки-хранения,совпа- 15 дающий с входом запоминающего устройства 15. При этом напряжение U8 на выходе амплитудного детектора 8 равно максимальной. скорости уменьшения напряжения на преобразователе 1 и . 20 характеризует максимальную скорость убывания теплового потока через преобразователь 1, т.е. скорость нагрева контролируемого образца. Сигналы

117, Uq с выходов дифференциатора 7 25 и детектора 8 поступают на входы измерителя 12 отношений. Измеритель 12 отношений формирует управляющий сигнал, сбрасывающий триггер 13 в исходное состояние при достижении опреде- 30 ленного отношения напряжений на его входах, например- U /U>5 3. Таким образом, измеритель 12 отношений индицирует наличие квазистационарного состояния, определяемого как уменьшение скорости нагрева контролируемого образца в заданное количество раз, например в 3 раза, по сравнению с максимальной. С выхода триггера 12 сигнал поступает в интегральный канал 4 и одновременно на вход индикатора 10 дефекта, разрешая индикацию результата измерения. Сигнал с выхода дифференциатора 7 поступает также íà ахоп запоминающего устройства 45

15. Запоминающее устройство 15 запоминает значение скорости изменения теплового потока в момент времени, определяемый длительностью импульса одновибратора 1б. Сигналы с выходов

50 интегрального 4, амплитудного 5 каналов и схемы 14 выборки-хранения поступают на первый, второй и третий входы сумматора 9 соответственно. Сумматор 9 .вычисляет сумму трех входных напряжений. С выхода сумматора 9 на55 пряжение поступает на вход индикатора 10 дефекта. Индикатор 10 дефекта индицирует состояние контролируемого образца при поступлении разрешающего сигнала с выхода цепи 11 управления, а именно с выхода триггера 13. Работа дефектоскопа поясняется временными диаграммами, представленными на фиг. 4.

Предлагаемый дефектоскоп по сравнению с известными техническими решениями обеспечивает равную разрешающую способность обнаружения дефектов в широком диапазоне изменения теплофизических свойств контролируемьщ материалов. Так, например, при контроле предлагаемым устройством изде-: лий иэ углепластика обеспечивается разрешающая способность ес =1 52, при контроле образца из текстолита с = — 1.,58, а образца из стали„л = 1,б1, / в то время как разрешающая способность известного устройства изменяется от . =2 при контроле образца из углепластика до,юа =0,5 при контроле образца из текстолита т.е. в 4 раза.

Равная разрешающая способность обеспечивает при контроле возможность определения размеров дефектов и глубины залегания независимо от типа контролируемого материала и с ис- пользованием одного чувствительного элемента. Кроме этого, при контроле неизвестного материала по значению напряжения, индицируемого индикатором дефекта, можно однозначно судить о структуре материала (сталь, резина, углепластик, оргалит и т.п.) .

Формула и з обретения

Теплометрический дефектоскоп, содержащий нагреватель, установленный в одном корпусе с первичным,преобразователем теплового потока, терморегулятор, соединенный с первичным преобразователем, последовательно соединенные интегральный канал, сумматор и индикатор дефекта, подключенные к первичному преобразователю, а также дифференциальный канал, состоящии из последовательно соединенных дифференциатора и амплитудного детектора и включенный между первичным преобразователем и цепью управления, выход которой соединен с интегральным каналом и индикатором дефекта, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля за счет обеспечения равной

1420498 разрешающей способности контроля во всем диапазоне изменения теплофизических свойств контролируемых мате- риалов, в него введены амплитудный канал, включенный между первичным преобразователем теплового потока

18

/6 и вторым входом сумматора, а между выходом дифференциатора и третьим входом сумматора включено устройство выборки-хранения, управляющий вход которого связан с выходом первичного преобразователя.

1420498

Составитель В.Филатова

Техред А.Кравчук Корректор C.×åðíè

Редактор А.Огар

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4324/49

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4