Способ ультразвуковой диагностики качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений

Использование: для ультразвуковой диагностики качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений. Сущность изобретения заключается в том, что в исследуемом материале возбуждают электромагнитные колебания, измеряют тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, с учетом которого определяют степень готовности материала, при этом снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь как без воздействия ультразвуковых колебаний, так и под их воздействием, когда диапазоны частот электрических и ультразвуковых колебаний совпадают, в результате чего в обоих случаях снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь, а о состоянии материала или клеевого соединения судят по результатам сравнения амплитуды и смещения максимумов tgδ по частоте относительно эталонного, при этом смещение на величину более 50 кГц свидетельствует о непригодности кристаллических и электроизоляционных материалов или неготовности клеевого соединения. Технический результат: обеспечение возможности разработки экспресс-метода контроля качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений. 4 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества кристаллических, электроизоляционных и оптических (в частности, лазерных) материалов, а также клееных слоистых материалов и может быть использовано при изготовлении и исследовании новых материалов.

Известен способ неразрушающего контроля качества объекта (см. Патент №2171469 C1, G01N 29/00, G01N 25/12, опубликовано 2001 г.), заключающийся в сканировании поверхности контролируемого объекта, измерении величин сигналов излучения физического поля с каждой точки поверхности контролируемого объекта, выборе порогового значения величины сигнала излучения и обнаружении дефектов путем сравнения значений величины измеренного сигнала излучения каждой точки поверхности контролируемого объекта с пороговым значением величины сигнала излучения. Разбивают весь диапазон величин сигналов излучения по их значениям на К интервалов, регистрируют измеренные сигналы по принадлежности к соответствующим интервалам, определяют количество измеренных сигналов в каждом интервале, рассчитывают разность количества измеренных сигналов между последующим и предыдущим интервалами по всему диапазону значений величин сигналов. В качестве порогового значения величины сигнала излучения выбирают значение из интервала, для которого разность количества измеренных сигналов в данном и предыдущем интервалах меньше нуля, а разность количества измеренных сигналов в данном и последующем интервалах больше нуля.

Недостатком данного способа является невозможность контролировать состояние материала внутри объекта контроля и достаточно высокая сложность и трудоемкость метода.

Известен также способ контроля внутреннего состояния объекта контроля (см. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; под. ред. В.В. Клюева. - М: Машиностроение, 1995. - С. 319-320.), заключающийся в том, что формируют радиоволну диапазона СВЧ, которую с помощью излучающей антенны пропускают через объект контроля и после прохождения и приема принимающей антенной сравнивают по амплитуде и фазе с опорным сигналом, по изменению которых судят о внутреннем состоянии материала объекта контроля.

Недостатком этого способа является невозможность контроля внутреннего состояния материалов вне зоны электромагнитной волны, создаваемой излучающей антенной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является «Способ контроля готовности твердеющих материалов» (см. Авторское свидетельство №1746296, G01N 29/04, опубликовано 8 марта 1992 г. Бюл. №25, авторы Тонконогов М.П. и Тимохин В.М.), заключающийся в том, что в исследуемом материале возбуждают электромагнитные колебания, измеряют тангенс угла диэлектрических потерь, с учетом которого определяют степень готовности материала, отличающийся тем, что с целью увеличения точности при контроле клеевых соединений снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь, дополнительно возбуждают в клеевом соединении акустические колебания, снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь при акустическом воздействии, а о готовности клеевого соединения судят по результатам сравнения этих характеристик.

Однако данный способ рассмотрен в применении к узкому классу материалов, определяется только готовность клеевого соединения и в нем не показаны результативность и экономическая целесообразность его применения.

Целью изобретения является повышение точности, достоверности и экспрессности диагностики качества широкого класса кристаллических и электроизоляционных материалов и клеевых соединений.

Техническим результатом, достигаемым в данном изобретении, является разработка экспресс-метода контроля качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений.

Для достижения указанного технического результата в способе ультразвуковой диагностики качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений измеряют тангенс угла диэлектрических потерь, с учетом которого определяют степень готовности материала, отличающийся тем, что с целью увеличения точности, достоверности и экспрессности при диагностике кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь как без воздействия ультразвуковых колебаний, так и под их воздействием, когда диапазоны частот электрических и ультразвуковых колебаний совпадают, в результате чего в обоих случаях снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь, а о состоянии материала или соединения судят по результатам сравнения амплитуды и смещения максимумов tgδ по частоте относительно эталонного, при этом смещение на величину более 50 кГц свидетельствует о непригодности кристаллических и электроизоляционных материалов или неготовности клеевого соединения.

Точность, достоверность и экспрессность способа достигаются применением запатентованной прецизионной экспериментальной установки с точностью измерения тока до ±1·10-15 А и tgδ до ±0,5·10-4 и применением кабеля с двойным экранированием (Тимохин В.М. Патент №2348045 Российская Федерация, МПК G01N 27/00. Многофункциональное устройство для исследования физико-технических характеристик полупроводников, диэлектриков и электроизоляционных материалов // заявл. 04.05.2007; опубл. 27.02.2009, Бюл. №6).

Исследовались следующие кристаллические материалы: гидросиликат магния Mg3[Si4O10][OH]2, слюды - мусковит KAl2[AlSi3O10][OH]2 и флогопит KMg3[AlSi3O10][F,OH]2, электроизоляционные материалы на их основе, в частности миканит, и кристаллы иодата лития гексагональной модификации α-LiIO3, применяемые в лазерных технологиях, а также тонкие образцы иодата лития, склеенные оптическим лаком. Было проверено действие ультразвуковых вибраций на термостимулированные токи деполяризации (ТСТД) и на частотные спектры tgδ и ε′ этих кристаллов. При исследовании термостимулированных токов деполяризации (ТСТД) под действием ультразвуковых вибраций на прецизионной установке выяснилось, что ультразвук действует на различные релаксаторы по-разному. При механическом сжатии полупроводников и диэлектриков, то есть при уменьшении межатомного расстояния, ширина запрещенной зоны, а значит и высота потенциального барьера, будут изменяться. Следовательно, при действии ультразвука они будут пульсировать с той же частотой. При этом периодически будут возникать моменты, когда высота и ширина потенциального барьера будут минимальны и вероятность туннелирования протонов увеличится. При этом величина максимумов ТСТД, связанных с транспортом и трансляционной диффузией протонов и протонных дефектов, также должна увеличиться (Фиг. 1).

Действительно (Фиг. 1), под действием ультразвука сильно увеличились максимумы 1, 2 и 5, связанные с переходами и туннелированием протонов внутри ионов SO42- (сульфаты), SiO44- (силикаты), или IO3- (иодаты) (максимум 1), релаксацией ионов H3O+ (максимум 2) и релаксацией ионов ОН- (максимум 5). Заметно увеличился максимум 6, обусловленный релаксацией комплексов VL (вакансия + L-дефект), величина которого не зависит от сорта воды, что подробно описано в работах: (Тимохин В.М. Патент №2360239 РФ, МПК G01N 27/20. Способ получения протонной проводимости в кристаллах и электроизоляционных материалах // заявл. 27.11.2007; опубл. 27.06.2009, Бюл. №18. И в работе Тимохин, В.М. Особенности протонного транспорта в широкозонных кристаллах / В.М. Тимохин // Прикладная физика. Москва. 2012. №1. С. 12-19).

Рассмотрим краткое теоретическое обоснование. Как известно, ширина потенциального барьера обратно пропорциональна напряженности электрического поля (Шалимова К.В. Физика полупроводников. - М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 316)

Здесь Eg - ширина запрещенной зоны. Следовательно, с увеличением напряженности электрического поля ширина барьера также будет уменьшаться.

Это объясняется тем, что под действием электрического поля происходит наклон энергетических зон и высота и ширина потенциального барьера уменьшаются. При одновременном действии электрического поля частотой ν и ультразвуковых колебаний частотой ω происходит поглощение квантов ультразвуковых колебаний с энергией ħω, в результате чего ширина потенциального барьера еще более уменьшается и туннелирование протонов становится более вероятным. Кроме того, ширина запрещенной зоны для полупроводников и диэлектриков зависит также и от температуры и при температурах, много меньших температуры Дебая, получим

где α и β - константы, зависящие от вида полупроводника или диэлектрика и изменяющиеся для исследованных кристаллов в пределах α=(4-9)·10-4 эВ/К, β=100-300 К. В результате при одновременном действии ультразвуковых колебаний, переменного электрического поля и температуры, как показывает расчет, ширина потенциального барьера уменьшается и имеет место ее пульсация. Например, для силикатов в результате наклона Eg уменьшается с 4,31 эВ до 4,12 эВ, для иодата лития с 4,38 эВ до 4,16 эВ (Тимохин В.М. Инфракрасные спектры широкозонных кристаллов с протонной проводимостью / В.М. Тимохин, В.М. Гармаш, В.А. Теджетов // Электронный журнал «Современные проблемы науки и образования». 2013. - №3. - http://www.science-education.ru/109-9597).

При этом ширина потенциального барьера при пульсации изменяется в среднем на (2-3,5)%. Это весьма заметная величина, если учесть, что концентрация протонов и протонных дефектов имеет величину порядка 1021 м-3, в результате чего процесс туннелирования протонов облегчается. Электроны в широкозонных кристаллических материалах не могут перейти из валентной зоны в зону проводимости, для этого потребуется температура несколько тысяч градусов, поэтому об электронной проводимости здесь говорить нельзя.

Гидросиликат магния, прокаленный при температуре 1323 К, по своим свойствам близок к стеатитовой керамике. Значения tgδ, так же как и у слюды, лежат в пределах 10-4-10-3. Кристаллы α - LiIO3 гексагональной модификации имеют большие диэлектрические потери (10-2<tgδ<3), что позволило перекрыть весь диапазон диэлектрических потерь (от 10-4 до 3).

При исследовании выяснилось, что при низких частотах ультразвука ни проводимость γ, ни tgδ не увеличивались, но при совпадении частот ультразвука и электрического поля (т.е. в районе 105 Гц) они максимально возрастали (Фиг. 2, 3). Под действием ультразвука независимо от типа электродов наблюдается смещение максимума tgδ в область высоких частот. При этом значения диэлектрической проницаемости ε′ и электропроводности γ увеличиваются (например, для иодата лития в 2 раза, Фиг. 3).

Точность измерения увеличивается за счет того, что следят за состоянием материала по двум параметрам - амплитуде tgδ и величине смещения максимума tgδ в ультразвуковом поле по частоте. Этот метод применим практически ко всем материалам, являющимися диэлектриками и высокоомными полупроводниками, а также к любым клеевым соединениям, что расширяет область применения данного способа диагностики.

Смещение и высота максимума tgδ могут также служить показателями качества просушки изделия или клеевого соединения, что согласуется с измерением удельной электропроводности. В результате эти исследования привели к созданию неразрушающего способа диагностики электрических параметров кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений, позволяющего значительно упростить существующий ГОСТ 12175-90.

Согласно ГОСТ 12175-90 (ГОСТ 12175-90 «Общие методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических кабелей». М.: Министерство электротехнической промышленности и приборостроения СССР. 29.12.90 №3729) испытания электроизоляционных материалов производятся по следующей схеме, излагаемой далее в сокращенном виде.

а) Предварительное испытание: Образцы помещают в ванну с водой. После выдержки образцов в воде в течение 60 мин между жилами и водой прикладывают переменное напряжение 4 кВ. При пробое образца его следует вынуть из ванны и не использовать при проведении основного испытания, б) Основное испытание: Изолированные жилы, выдержавшие предварительное испытание, оставляют в ванне с водой. Между жилами и водой прикладывают высокое напряжение постоянного тока и выдерживают несколько суток, в) Гравиметрический метод определения водопоглощения: Образец изгибают в форме буквы "U" вокруг стержня, диаметр которого превышает диаметр образца не менее чем в 6-8 раз. Используют предварительно прокипяченную дистиллированную воду. Образец выдерживают от 14 до 28 суток в зависимости от толщины изоляции. Затем образец высушивают и испытывают под высоким напряжением.

Как видно из изложенного, применяется как высокое напряжение, так и длительное выдерживание в воде. В результате - очень большие затраты времени и средств и возможный пробой изоляции. Мы предлагаем значительно упростить процесс испытаний изоляции.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1. Спектр ТСТД гидросиликата магния: 1 - до термоочистки, Ер=2·105 В/м, Tр=300 К, β=5,5 К/мин, 2 - после термоочистки, 3 - после термоочистки под действием ультразвука частотой ν=150 кГц, интенсивностью 30 кВт/м2.

Фиг. 2. Частотная зависимость tgδ и ε′ гидросиликата магния при температуре прокаливания Tпр=1323 К (стеатита): 1 - сухой и чистый образец в электрическом поле без действия ультразвука; 2 - c просушенными клеевыми соединением под действием ультразвука; 3 - c непросушенным клеевым соединением образцов под действием ультразвука.

Фиг. 3. Частотная зависимость tgδ, γ и ε′ для монокристаллов α - LiIO3: 1 - образцы с клеевым просушенным соединением; 2, 5, 7 - с просушенным клеевым соединением под действием ультразвука; 3, 4, 6 - с влажным клеевым соединением под действием ультразвука интенсивностью 30 кВт/м2, частотой 150 кГц.

Фиг. 4. Амплитудно-частотная характеристика tgδ для прокладочного миканита: 1 - для эталонного образца без ультразвука; 2 - для эталонного образца под действием ультразвука частотой 150 кГц интенсивностью 30 кВт/м2; 3 - для длительно работавшего в агрессивной среде образца при наложении электрического поля и ультразвука.

Поставленная цель повышения точности, достоверности и экспрессности диагностики качества широкого класса кристаллических и электроизоляционных материалов и клеевых соединений достигается тем, что с целью увеличения точности, достоверности и экспрессности при диагностике кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь tgδ как без воздействия ультразвуковых колебаний, так и под их воздействием, когда диапазоны частот электрических и ультразвуковых колебаний совпадают, в результате чего в обоих случаях снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь, а о состоянии материала или клеевого соединения судят по результатам сравнения амплитуды и смещения максимумов tgδ по частоте относительно эталонного, при этом смещение на величину более 50 кГц свидетельствует о непригодности кристаллических и электроизоляционных материалов или неготовности клеевого соединения.

Определение состояния изоляции, проводимое в заводских лабораториях при помощи мегаомметра M1102/1, дает мало информации о состоянии слоистой изоляции, а пробойная установка может вывести ее из строя. Согласно ГОСТ 12175-90 для определения величин сопротивления R необходимо просушить обмотки до 80-100°С в течение 8-10 часов. В настоящее время для контроля технического состояния изоляции в судовых условиях применяют устройства контроля типа УКИ-1, «Электрон», ПКИ, БКИ и др. Устройства работают на принципе наложения постоянного тока на контролируемую сеть переменного тока, что не всегда удобно, а иногда и вредно, в условиях эксплуатации. Часто в конкретном месте все равно необходимы переносные приборы с известными установками.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Для измерений используются стандартные приборы: импеданс-метры (измерители добротности) ВМ-538 и ВМ-507 и ультразвуковой генератор с ультразвуковым преобразователем частотой 150 кГц, интенсивностью 30 кВт/м2. Использование разработанной нами диагностики дает точную оценку состояния диэлектрического материала относительно известного эталонного. Это позволит удешевить и ускорить диагностику и продлить срок эксплуатации электроизоляционного материала. Для эталонного спектра tgδ, снятого для новой сухой и чистой изоляции, смещение максимума tgδ под действием ультразвуковых колебаний составляет не более 2-3 кГц (Фиг. 2, 3). Если изоляционный материал работал во влажной или агрессивной среде, происходит насыщение его протонсодержащими или другими парами и при измерении амплитудно-частотных характеристик tgδ под действием ультразвука максимум tgδ заметно увеличивается и смещается в область высоких частот на 50-70 кГц по сравнению с эталонным спектром. В этом случае изоляцию необходимо заменить. Поскольку большинство изоляционных материалов мягкие и гибкие в качестве электродов удобно использовать металлические прижимные электроды из стали с соотношением диаметра электрода к толщине испытуемого материала не менее 10. Для кабелей используют цилиндрические электроды. Исследовались электроизоляционные материалы типа микалента (mica paper), пазовые и прокладочные миканиты и др., применяемые на электрических машинах типа:

- 1FC6 502 - 6 Alternator for MAN B&W L16/24 engine - ULJANIK (No-voship): изоляция - микалента (mica paper).

- MCK-625-1500 - генератор морской (M) с самовозбуждением (С) от статической системы фазного компаундирования (К) (500 кВт, 1500 об/мин, 400 В);

- МСК-113-4 - Генератор морской (М) с самовозбуждением (С) от статической системы фазного компаундирования (К) (300 кВт, 1500 об/мин, 400 В);

- МАП-422-4/6/12 - Морской, Асинхронный, полюсно-переключаемый. Повторно-кратковременного режима работы (двухскоростной 22/16/9 кВт, число полюсов 4/8/12, 1380/650/385 об/мин (брашпиль));

- ТФК - Трансформатор фазного компаундирования. Установлен на генераторах типа МСК и ГМС;

- П-42 - Машина постоянного тока, U=220 В.

Перечисленные электрические машины используются на судах типа малый противолодочный корабль МПК «Касимов», теплоход «Альтаир», СПК-26, сборщик балласта (С/Б) «Двина», буксиры (Б/К) «Вихрь» и «Кальмар», теплоход (Т/Х) «Профессор Хлюстин», СЛВ «Дельфин», стоявших на ремонте в ОАО «Новороссийский судоремонтный завод».

В большинстве случаев используется изоляция, изготовленная на основе кристаллов с протонной проводимостью, например, слюды (мусковита KAl2[AlSi3O10][OH]2 и флогопита KMg3[AlSi3O10][F,OH]2): это миканит коллекторный КФП-1 или гибкий ГФС, миканит формовочный высоковольтный ФМ2В, ФФ2В, микафолий МФГ-Б, микалента ЛФЧ-ББ, стекломиканит ГФС-ТТ или на основе талька (гидросиликата магния Mg3[Si4O10][OH]2): стеатитовый материал пластичный высоковольтный СПК-2 или не пластичный СНЦ, СК-1 и др. Большинство материалов являются слоистыми, склеенными лаком или глифталевой смолой.

Исследование возможности использования изобретения можно показать на примере как кристаллов иодата лития, так и прокладочного миканита на основе слюды мусковита. Под действием ультразвуковых колебаний смещение максимума tgδ для сухого прокладочного миканита составило 2-4 кГц, а для материала, работавшего во влажной, агрессивной среде при высокой температуре, смещение оказалось равным 62 кГц. При этом удельная электропроводность материала увеличилась с 1,5·10-11 См·м-1 до 6·10-8 См·м-1 (Фиг. 4), что свидетельствует о необходимости замены данного материала.

Как правило, срок эксплуатации электрической изоляции составляет согласно ГОСТ 12175-90 до 20000 часов, то есть около 2,5 лет. Использование предлагаемого способа диагностики позволяет решить достаточно серьезную проблему контроля состояния электроизоляционных и кристаллических материалов и изменить ГОСТ 12175-90, что дает возможность непосредственно на морских судах значительно снизить затраты по обслуживанию судовых электрических машин и автоматики, увеличить срок службы изоляции и значительно сэкономить время стоянки в судоремонтных предприятиях, так как для снятия и анализа двух-трех спектров tgδ требуется не более одного-двух часов. Диагностика внедрена в производство на ОАО «Новороссийский судоремонтный завод», а для судовладельческой компании «НОВОШИП» получено заключение об экономическом эффекте более 1,5 млн. руб. в год, а также в Отряде пограничных сторожевых кораблей управления ФСБ России по Краснодарскому краю.

Способ ультразвуковой диагностики качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений, заключающийся в том, что в исследуемом материале возбуждают электромагнитные колебания, измеряют тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, с учетом которого определяют степень готовности материала, отличающийся тем, что с целью увеличения точности, достоверности и экспрессности при диагностике кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь как без воздействия ультразвуковых колебаний, так и под их воздействием, когда диапазоны частот электрических и ультразвуковых колебаний совпадают, в результате чего в обоих случаях снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь, а о состоянии материала или клеевого соединения судят по результатам сравнения амплитуды и смещения максимумов tgδ по частоте относительно эталонного, при этом смещение на величину более 50 кГц свидетельствует о непригодности кристаллических и электроизоляционных материалов или неготовности клеевого соединения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для установления возможности переработки в муку и комбикорма зерна пшеницы, пораженного головней.

Изобретение относится к области аналитической химии, электрохимии и биохимии и касается способа экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета с ионами металлов.

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано для диагностирования оборудования на разных этапах его эксплуатации. Сущность способа основана на измерении параметров отклика электрического сигнала по всей исследуемой зоне и определении экстремумов, характеризующих очаг зарождения разрушения.

Использование: для измерения концентрации газа. Сущность изобретения заключается в том, что устройство измерения концентрации газа содержит: измерительную секцию, выполненную с возможностью измерения концентрации газа на основе выходного сигнала датчика газа; таймерную секцию, выполненную с возможностью измерения времени, истекшего с момента измерения концентрации газа измерительной секцией; и секцию оповещения, выполненную с возможностью выдачи оповещения, в случае, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции.

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к области использования графена (мультиграфена) и может найти широкое применение для изготовления датчиков влажности резистивного типа, применяемых в радиотехнике, электронной промышленности, энергетике и сельском хозяйстве.

Использование: для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что одновременно излучают электромагнитные волны с частотой F1 и частотой в k раз выше kF1 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ1 между принимаемой волной с частотой kF1 и волной с частотой F1, предварительно умноженной на k, после этого одновременно излучают электромагнитные волны с другой частотой F2 и частотой в k раз выше kF2 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ2 между принимаемой волной с частотой kF2 и волной с частотой F2, предварительно умноженной на k, толщину диэлектрической пластины определяют по фазам φ1 и φ2.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к неразрушающим способам контроля качества технологических процессов производства электротехнических изделий. Согласно способу у каждой обмотки измеряют до пропитки и после пропитки электрические параметры, в качестве которых выбраны сопротивления двух фаз соединенной в звезду обмотки.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при решении проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, а также исследованию параметров вторичного излучения различных сред.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества лазерных и оптических кристаллов и может быть использовано при изготовлении и исследовании новых кристаллических материалов.

Изобретение относится к способу измерения накопления частиц на поверхностях реактора. Способ мониторинга смеси частиц и текучей среды включает пропускание смеси, содержащей заряженные частицы и текучую среду, обтекая детектор накопления частиц, измерение электрического сигнала, зарегистрированного детектором в то время, как некоторые заряженные частицы проходят мимо детектора без контакта с ним, а другие заряженные частицы контактируют с детектором, обрабатывание измеренного электрического сигнала, обеспечивая выходные данные, и определение по выходным данным, имеют ли заряженные частицы, контактирующие с детектором, в среднем заряд, отличный от заряженных частиц, проходящих мимо детектора без контакта с ним.

Изобретение относится к технике проведения экспрессного анализа жидких, твердых пищевых и непищевых продуктов, сточных, природных, питьевых вод, сыпучих и аморфных материалов, для которых необходимо быстро без подготовки пробы в нативном состоянии оценить признак доминирующего состояния, например, наличие искусственных добавок, отклонение от нормального состояния при хранении, выраженности патогенных состояний (порча), при загрязнении антропогенными, в том числе токсичными, соединениями в равновесной газовой фазе над малым объемом образца, в том числе во внелабораторных условиях и в режиме «на месте». Мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых проб, аморфных проб включает корпус, внутри которого расположены микропроцессор, элементы питания. При этом сохраняется возможность его подключения к сети, на передней панели корпуса расположены индикатор питания, табло для вывода информации об измерении, в том числе с надписями «старт, финиш», на верхней панели корпуса вмонтирована ячейка детектирования, с герметично закрывающейся крышкой, в нижней части ячейки вмонтирована пластина с гнездами для двух съемных измерительных элементов, герметично закрывающейся крышкой с верхним патрубком для ввода газовой пробы. Рядом с ячейкой детектирования расположен индикатор работы измерительных элементов, с помощью которого осуществляется управление системой измерения и обработки данных. При этом в качестве двух измерительных элементов используют пьезосенсоры с различными покрытиями на электродах и при этом пьезосенсоры обладают общим алгоритмом обработки их откликов. Техническим результатом является увеличение мобильности и компактности устройства из-за минимальных размеров корпуса с табло и микропроцессором, ячейки детектирования, экспрессность получения информации о содержании и соотношении содержания различных легколетучих компонентов в равновесной газовой фазе, повышение надежности детектирования легколетучих соединений. 2 ил.

Использование: для оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов. Сущность изобретения заключается в том, что по данным ультразвукового внутритрубного дефектоскопа с помощью поиска связанных индикаций оценивают длину, ширину и глубину дефекта. Технический результат: обеспечение возможности оценки геометрических параметров, классификации типа дефекта стенки трубной секции и сварных швов при снижении трудозатрат на обработку отдельного участка нефтепровода и при снижении времени детектирования опасных видов дефектов. 4 ил.

Группа изобретений относится к области определения биохимического потребления растворенного кислорода в воде. Устройство для экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода содержит измерительный резервуар, выполненный в виде проточной амперометрической ячейки, включающий электрод сравнения и рабочий электрод в виде амперометрического датчика растворенного кислорода, блок коммутации, вычислительный блок суммирования, вычислительный блок вычисления и сравнения, вычислительный блок измерения и индикации. При этом устройство снабжено блоком водоподготовки, амперометрическая ячейка снабжена мембраной, помещенной перед рабочим электродом, с иммобилизованным на ней активным илом, а электрод сравнения и рабочий электрод выходами подключены к входам вычислительного блока сравнения и вычислительного блока суммирования, выход вычислительного блока суммирования соединен с входом вычислительного блока измерения и индикации. Также раскрывается способ экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода с использованием описанного выше устройства. Группа изобретений обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение точности анализа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при вихретоковом контроле электропроводящих объектов для дефектометрической оценки выявляемых в них дефектов. Способ вихретокового контроля заключается в том, что компенсируют вихретоковый сигнал подключенного к электронному блоку накладного вихретокового преобразователя, устанавливают вихретоковый преобразователь над трещиной, регистрируют изменение вихретокового сигнала относительно скомпенсированного вихретокового сигнала и используют полученное изменение для определения глубины трещины на контролируемом участке, при этом компенсацию вихретокового сигнала выполняют при установке вихретокового преобразователя на контролируемом участке, перед компенсацией и перед регистрацией изменения вихретокового сигнала относительно скомпенсированного вихретокового сигнала под рабочим торцом вихретокового преобразователя размещают немагнитную электропроводящую пластину с отверстиями, устанавливаемыми поочередно по оси вихретокового преобразователя, а диаметры отверстий при компенсации и при регистрации изменения вихретокового сигнала выбирают различными. Технический результат – повышение достоверности дефектометрической оценки глубины трещин. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к новому способу определения скорости генерирования пероксильных радикалов. Технический результат: разработан новый способ определения скорости генерирования пероксильных радикалов, который повышает точность, достоверность и воспроизводимость результатов, а также расширяет круг исследуемых веществ и используемых реагентов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Предложено устройство контроля веществ, содержащее источник физического поля 1 в составе соединенных последовательно генератора сигналов 14, модулятора 15, светодиода 16, к которым подключены последовательно элемент с объектом контроля 2, преобразователь физического поля 3, и, кроме того, последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь 5, перемножитель 6, первую и вторую цепь преобразования, каждая из которых содержит последовательно соединенный функциональный преобразователь 7 и 8, накапливающий усредняющий сумматор 9 и 10, отсчетный блок 11 и 12, при этом выход первой цепи подключен к первому входу вычислительного устройства 13, а выход второй цепи присоединен ко второму входу вычислительного устройства 13, первый выход которого соединен с входами стробирования накапливающих усредняющих сумматоров 9 и 10, объединенных в шину «Время измерения», а второй выход вычислительного устройства 13 подключен к свободному входу перемножителя 6, причем вход аналого-цифрового преобразователя 5 подключен к избирательной нагрузке фазового детектора 4, а выход преобразователя физического поля 3 присоединен к первому входу фазового детектора 4, тогда как выход генератора сигналов 14 подключен ко второму входу фазового детектора 4. Устройство контроля веществ может быть использовано в области неразрушающего контроля веществ, измерения статических характеристик случайных процессов. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в том, что благодаря введению в конструкцию фазового детектора с избирательной нагрузкой и соответствующих связей расширяются функциональные возможности устройства за счет контроля вещества статистическим методом, использующим задержку физического поля веществом. 2 ил.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к ионометрии, и может найти применение при определении концентрации ионов серебра в растворе без использования ионометра. Способ получения и определения содержания коллоидных ионов серебра при электролитическом получении раствора характеризуется тем, что получают коллоидные ионы серебра с помощью устройства, состоящего из объемного серебряного электрода (Ag+), источника постоянного тока-аккумулятора, отрицательной клеммы из нержавеющее стали и емкости с дистиллированной водой, при этом постоянный ток от аккумулятора пропускают через объемный серебряный электрод, погруженный в дистиллированную воду, по разнице массы серебряного электрода, измеренной до и после электролиза, устанавливают концентрацию коллоидных ионов серебра в растворе, а также с использованием высушивания в фарфоровых тиглях раствора с коллоидными ионами серебра. Изобретение обеспечивает возможность получения коллоидных растворов ионов серебра в промышленном масштабе (до 200 л и более) с содержанием 5 мг/л за 30-60 минут и определения концентрации ионов без использования ионометра. 1 табл.

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств и может быть использована в качестве метрологического обеспечения анализаторов газового состава жидких и газовых сред, преимущественно на предприятиях тепловой и атомной энергетики, металлургии, пищевой, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности и в области охраны окружающей природной среды. Устройство основано на последовательном приготовлении и разбавлении в образцовых растворах дистиллированной воды и в газовой фазе рабочей камеры поверочных сухих и влажных газовых смесей с азотом ПГС; определении в них массовой концентрации растворенных газов градуируемым или поверяемым анализатором. Устройство содержит рабочую камеру с газовой фазой ресивера, образцовый измеритель абсолютного давления, блок управления с компрессорами и электропневматическими клапанами, соединенными с внешними выводами блока управления и лицевой панелью с органами управления и регулятором производительности воздушно-водяного насоса. Рабочая камера состоит из блока подготовки пробы и проточной ячейки, заполненных водой в отношении к объему газовой фазы не более 1/3. Дополнительно введены автономный барботер для прокачивания газовой смеси через замкнутый контур газовой и жидкостной фазы блока подготовки пробы, воздушно-водяной насос в ресивере для непрерывного прокачивания анализируемой жидкости или газа через блок подготовки пробы и проточную ячейку, дозаторы жидкостной или газовой добавок, термометр, чувствительный элемент, нагреватель, блок автоматической стабилизации температуры, электрически соединенный с чувствительным элементом и лицевой панелью блока управления. При этом блок подготовки пробы пневматически связан с дозаторами и проточной ячейкой, в которой размещен электрохимический или оптический датчик, насосом в ресивере, сосудом с поглотителем кислорода, баллоном с азотом, баллоном с поверочной газовой смесью, компрессорами и клапанами, соединенными с внешними выводами блока управления. Обеспечивается повышение точности градуировки, поверки и калибровки анализаторов газового состава в жидких и газовых средах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Использование: для контроля веществ. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит последовательно включенные аналого-запоминающий блок, первую и вторую цепи преобразования, каждая из которых содержит последовательно соединенные узлы выборки и хранения, аналого-цифровой преобразователь, накапливающий усредняющий сумматор и отсчетный блок, выход первой цепи подключен к первому входу вычислительного устройства 14, а выход второй цепи присоединен к второму входу вычислительного устройства, у которого первый выход подключен к входам стробирования накапливающих усредняющих сумматоров, объединенных в шину «Время измерения», а второй выход вычислительного устройства соединен с входом управляемого генератора тактовых импульсов, первый выход генератора тактовых импульсов присоединен к первому тактовому входу аналого-запоминающего блока, а второй выход подключен к второму тактовому входу аналого-запоминающего блока, выход аналого-запоминающего блока связан с входом формирователя стробирующих импульсов, первый выход которого присоединен к входам стробирования узла выборки и хранения и аналого-цифрового преобразователя первой цепи, а второй выход подключен к входам стробирования узла выборки и хранения и аналого-цифрового преобразователя второй цепи, при этом источник излучения, элемент с объектом контроля, преобразователь физического поля включены последовательно, а выход преобразователя физического поля присоединен к входу аналого-запоминающего блока. Технический результат: обеспечение возможности расширения функциональных возможностей устройства. 2 ил.

Группа изобретений относится к устройству и способам для анализа образца с помощью массовой цитометрии. В системе массового цитометра образец ткани, маркированный множеством металлических маркеров, поддерживается на кодированной подложке для построения профиля распределения с помощью лазерной абляции. Группы элементарных ионов из каждого шлейфа, сгенерированного каждым лазерным импульсом, обнаруживаются массовым цитометром, и данные картируются в соответствии с кодированной подложкой. Эта конфигурация позволяет построить трехмерный профиль распределения множества металлических маркеров в образце ткани. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для ультразвуковой диагностики качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений. Сущность изобретения заключается в том, что в исследуемом материале возбуждают электромагнитные колебания, измеряют тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, с учетом которого определяют степень готовности материала, при этом снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь как без воздействия ультразвуковых колебаний, так и под их воздействием, когда диапазоны частот электрических и ультразвуковых колебаний совпадают, в результате чего в обоих случаях снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь, а о состоянии материала или клеевого соединения судят по результатам сравнения амплитуды и смещения максимумов tgδ по частоте относительно эталонного, при этом смещение на величину более 50 кГц свидетельствует о непригодности кристаллических и электроизоляционных материалов или неготовности клеевого соединения. Технический результат: обеспечение возможности разработки экспресс-метода контроля качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений. 4 ил.

Наверх