Информативного параметра

Каждый блок под действием приложенного напряжения подвергается изменению объема и формы. Основные соотношения для каждого элемента могут различаться, и поэтому решение увязывается с историей нагружения. Это требует формирования банка данных, содержащего кривые «напряжение - деформация» при одноосном растяжении, охватывающие область локальных скоростей деформации, реализуемых в различных объемах материала на фронте трещины. Согласно Г.К. Си, плотность энергии является наиболее информативным параметром состояния, а площадь под кривой «истинное напряжение -истинная деформация» характеризует изменение функции плотности энергии

Перечень MX измерительных каналов формируется в соответствии с нормативными документами. Он примерно такой же, как и для цифрового вольтметра переменного тока. Отличие состоит прежде всего в том, что форма измеряемых сигналов изменяется в очень широких пределах. Второе отличие — весьма жесткие требования к фазочастотным характеристикам, так как разность между фазовыми сдвигами от каждого измерительного канала должна быть минимальна, порядка 0,1° во всем диапазоне рабочих частот. Это связано с тем, что фаза измеряемых напряжений в АИК является важным информативным параметром. Третье отличие — специфические диапазоны амплитуд измеряемых напряжений, определяемых используемым первичным преобразователем.

Перечень MX измерительных каналов формируется в соответствии с нормативными документами. Он примерно такой же, как и для цифрового вольтметра переменного тока. Отличие состоит прежде всего в. том, что форма измеряемых сигналов изменяется в очень широких пределах. Второе отличие — весьма жесткие требования к фазочастотным характеристикам, так как разность между фазовыми сдвигами от каждого измерительного канала должна быть минимальна, порядка 0,1° во всем диапазоне рабочих частот. Это связано с тем, что фаза измеряемых напряжений в АИК является важным информативным параметром. Третье отличие — специфические диапазоны амплитуд измеряемых напряжений, определяемых используемым первичным преобразователем.

Следует иметь в виду, что среда может оказывать воздействие на направление вращения плоскости поляризации (левое и правое), что также может служить информативным параметром.

Автоматизация эксперимента в машиностроении предполагает существование следующих достаточно развитых этапов сбора и обработки измерительной информации: 1) преобразование механических процессов в первичный электрический сигнал с тем или иным информативным параметром; 2) преобразование первичного электрического сигнала во вторичный, обладающий заданной структурой,— различного вида модуляции информативной составляющей сигнала или цифровая форма представления данных; 3) автоматическая быстродействующая регистрация измерительной информации в виде, удобном для автоматизированной обработки на ЭЦВМ; 4) автоматизированная обработка результатов эксперимента.

Из изложенного следует, что «БАЗА СИГНАЛА» является наиболее информативным параметром процесса, подлежащего регистрации, при оценке максимально необходимого объема памяти и выборе типа регистратора. При исследовании динамики современных машин и механизмов удобно разделить весь частотный диапазон изучаемых процессов на пять областей: инфраниз-ких 0 -и КГ1 Гц, низких 1Q-1 -г- 50 Гц, средних 50 ч- 5-Ю3 Гц, высоких 5-103-ь 1-Ю5 Гц и сверхвысоких частот 1 • 105 ч-1 • 10е Гц,. которые для краткости можно назвать соответственно областями квазистатики, медленной, средней, быстрой, ударной динамики [6] — [8]. Такое деление, хотя и является чисто условным, относительно соответствует возможностям существующей регистрирующей аппаратуры различных типов и поэтому достаточно удобно для того, чтобы характеризовать особенности ее применения. Соответствующие области, построенные в координатах «полоса частот AF (Гц) — длительность регистрируемого процесса Гпр (с)», и распределения основных видов динамических процессов в различных машинах и механизмах в указанных областях показаны на рис. 2. Результаты получены на основании анализа 250 процессов, взятых из более чем ста различных литературных источников, отражающих результаты исследования практически всех видов современного машинного оборудования. В этих работах рассматривалось изменение таких основных видов механических параметров, как моменты, ускорения, перемещения, усилия, давления, вибрации в гидро- и пневмомеханизмах, электромоторах и т. д. Сетка линий В, нанесенная на рис. 2, представляет линии равной базы. Линия В = 10"1 близка к теоретическому пределу минимально возможного значения базы для физически реализуемых процессов, а линия В = 104 соответствует границе, разделяющей детерминированные и стационарные сигналы от нестационарных. Как следует из рис. 2, все изучаемые процессы имеют значения базы, лежащие в диапазоне 10"1 -т- 104. На основании проведенных исследований можно констатировать, что основное количество динамических процессов, встречающихся в современных машинах и механизмах, расположено в трех областях — медленной, средней и быстрой динамики. Область квазистатики занимают низкочастотные вибрации, а область ударной динамики — ударные волны, скачки давления, упругие удары и сверхзвуковые процессы. Динамические процессы в механизмах позиционирования занимают большую часть области средней динамики и область медленной динамики. Ударные процессы в этих механизмах обычно нежелательны.

В общем случае информативный параметр сигнала на выходе прибора у связан с информативным параметром сигнала на входе X, параметрами блоков прибора г\{, помехами и другими причинами аддитивных погрешностей Zj зависимостью

Тепловой вид неразрушающего контроля основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов, Он применим к объектам из любых материалов. По характеру взаимодействия поля с контролируемым объектом различают методы: пассивный или собственного излучения (на объект не воздействуют внешним источником энергии) и активный (объект нагревают или охлаждают от внешнего источника). Измеряемыми информативным параметром является температура, либо тепловой поток.

По характеру взаимодействия с контролируемым объектом основным способом радиационного (рентгеновского и гамма) контроля является метод прохождения. Он основан на разном поглощении излучения материалом изделия и дефектом. Таким образом, информативным параметром здесь является плотность потока излучения: в местах утонений и дефектов плотность прошедшего потока возрастает. Чем больше толщина изделия, тем более высокочастотное (более жесткое) излучение применяют для контроля: рентгеновское, гамма (от распада ядер атомов), жесткое тормозное (от ускорителя электронов: бетатрона, микротрона, линейного ускорителя). Предельное значение толщины стали, контролируемое с помощью излучения последнего типа,— около 600 мм. Приемником излучения служит, например, рентгенопленка (радиографический метод), сканирующий сцинтилляционный счетчик частиц и фотонов (радиометрический метод), флуоресцирующий экран с последующим преобразованием изображения в телевизионное (радиоскопи-ческий метод) и т. д.

Активные ультразвуковые методы разнообразнее по схемам применения и получили гораздо более широкое распространение. Для контроля используют стоячие волны (вынужденные или свободные колебания объекта контроля или его части), бегущие волны по схемам прохождения и отражения. Методы колебаний используют для измерения толщин при одностороннем доступе и контроля свойств материалов (модуля упругости, коэффициента затухания). Информативным параметром служат частоты свободных или вынужденных колебаний и их амплитуды. Используют также метод, основанный на измерении режима колебаний преобразователя, соприкасающегося с объектом (импедансный метод). По амплитудам и резонансным частотам такого преобразователя (часто имеющего вид стержня) судят о твердости материала изделия, податливости (упругому импедансу) его поверхности. Податливость, в

рам его свободных или вынужденных колебаний (их частотам и величине потерь). В импедансных методах информативным параметром служит механический импеданс ОК в зоне его контакта с преобразователем.

Аппаратура. Разработано несколько вариантов установок для контроля листового проката зхосквозным методом. Они имеют до 480 пар излучателей-приемников для проверки листа по всей ширине (до 2800 мм), поэтому лист движется лишь в одном направлении. Излучающие и приемные преобразователи объединены в группы: например, при 288 парах преобразователей в установке имеется 24 генератора, к каждому из которых подключено 12 излучателей, и 12 приемно-усилительных каналов; в свою очередь, к каждому из них подключено по 24 приемных преобразователя. Включение генераторов и запись сигналов, принятых приемниками, осуществляют таким образом, чтобы каждой паре преобразователей соответствовал свой канал записи. Такая система включения обеспечивает большую экономию электронных блоков при высоком быстродействии установки. В установках реализованы отмеченные выше особенности метода: раздельная регистрация сквозного и эхосквозного сигналов в промежутке времени, соответствующем нижней половине листа, измерение их отношения в качестве информативного параметра [7].

Электрические методы основаны на .создании в контролируемом объекте электрического поля либо непосредственным воздействием на него электрическим возмущением (например, электростатическим полем, полем постоянного или переменного стационарного тока), либо косвенно с помощью воздействия возмущениями ие-i электрической природы (например, тепловым, механическим и др.)- В качестве первичного информативного параметра используются электрические характеристики объекта контроля.

Следует отметить, что информативные параметры ЭП зависят также от его конструкции и электрических характеристик среды, в которую помещен объект контроля. Первое обстоятельство учитывается при оптимизации конструкции ЭП, второе обычно является причиной возникновения мешающих контролю факторов. Как видно из рис. 1, в качестве первичного информативного параметра наиболее целесообразно использовать емкость ЭП и тангенс угла потерь. Однако для изучения анизотропных свойств объекта контроля необходимо пользоваться диаграммой зависимости диэлектрических параметров от направления вектора напряженности поля, созданного в объекте контроля. По назначению электроемкостные методы контроля могут быть классифицированы на три группы: измерение параметров состава и структуры материала, определение геометрических размеров . объекта контроля, контроль влажности.

Компенсацию влияния краевого эффекта (явления искажения информативного параметра входного сигнала на краях покрытого участка или на участках изменения формы поверхности [132]) или магнитных свойств при использовании магнитных методов производят установкой нуля прибора для непокрытой детали, подобной контролируемой.

Изложенное позволяет сделать вывод, что целесообразно в качестве информативного параметра использовать отношение амплитуд эхо-сквозного и сквозного сигналов. Это отношение практически однозначно связано с отражающими свойствами как непрозрачного дефекта небольшого размера, так и протяженного полупрозрачного дефекта. Оно не зависит от коэффициента прохождения через границу иммерсионная жидкость — изделие, который изменяется вследствие неровности поверхности листов, непараллельности их поверхностей, изменения угла ввода, связанного с протяжкой листа. Наконец, это отношение не зависит от разброса параметров ультразвуковых преобразователей и электронной аппаратуры, что очень важно при создании многоканальных установок, которые обычно применяют для контроля эхо-сквозным методом.

Вследствие зависимости СКП от информативного параметра Сг производилось усреднение Д на диапазоне измерения С**

Влияние геометрических размеров контролируемого объекта на характеристики СВЧ-сигналов определяется их отношением к длине волны в материале слоя, которая зависит от его электромагнитных параметров. При контроле геометрических размеров в режиме стоячей волны напряженность электрического поля в СВЧ-тракте будет периодически изменяться (см. рис. 4.10) при увеличении толщины какого-либо слоя контролируемого объекта или расстояния между излучающим и приемным устройствами и внешней границей контролируемого объекта (зазорами), это делает однозначный их контроль с использованием одночастотных методов чрезвычайно затруднительным. В зависимости от конкретных условий контроля, информативного параметра (амплитуда, фаза и т.д.) и метода выделения полезной информации однозначный контроль толщины возможен в пределах четверти или половины длины волны в данном материале. СВЧ-сигналы зависят от перепада свойств слоя покрытия и основания. Если основания из металла или сплава, значения сигналов будут наибольшими.

В установках реализованы отмеченные далее особенности метода: раздельная регистрация сквозного и эхосквозного сигналов в промежутке времени, соответствующем нижней половине листа; измерение их отношения в качестве информативного параметра.

Кроме собственных частот системы пьезоэлемент - ОК в качестве информативного параметра используют также ее добротность. Метод предложен в начале 50-х годов прошлого века фирмой Fokker (Нидерланды) [406], которая выпускала специализированные приборы под общим названием "Bondtester". Первоначально они предназначались в основном для определения прочности клеевых швов, одна-

Прочность и физико-механические свойства жестких пенопластов. Блоки из пенопласта типа ППУ-ЗФ контролируют на прочность на втором этапе, после выявления в них дефектных участков с не-сплошностями и крупными раковинами (см. разд. 4.6). Используют УЗ-метод прохождения и описанную в разд. 4.6 ультразвуковую установку. Контролируют блоки, в которых на первом этапе дефекты не обнаружены [197]. Цель такой проверки -выявление участков, не соответствующих требуемой ТУ 3198-77 прочности. В качестве информативного параметра используют скорость звука, точность измерения которой существенно меньше зависит от качества акустического контакта, чем амплитуды сигнала. Для этого предварительно проводят сопоставительные ультразвуковые и механические испытания на одних и тех же образцах с плотностью 80 ... 250 кг/м3. После их статистической обработки устанавливают корреляционные зависимости между средней скоростью звука сср и механическими характеристиками материала.

Момент времени xm, при котором обеспечивается оптимальное значение информативного параметра (максимальное значение отношения сигнал/шум)