Первичных кристаллов

Современная информационно-измерительная система состоит в общем случае из функциональных блоков (первичных измерительных преобразователей), ЭВМ и средств сопряжения, обеспечивающих совместимость (взаимодействие) функциональных блоков. Информационная, энергетическая и конструктивная совместимость, а также набор правил, позволяющих упорядочить обмен информацией между отдельными функциональными блоками системы, получили название интерфейса [8].

Из сказанного следует, что для дальнейшего совершенствования устройств, контролирующих детали в процессе обработки, необходимо: а) разработать принципиально новые типы первичных измерительных органов, не имеющих недостатков, присущих непрерывно скользящему контакту; б) обеспечить наиболее короткую и надежную связь между измерительным наконечни-

2. Герасим ов Б.И. .Казаков А. Б. Оптимальное проектирование первичных измерительных преобразователей аналитических приборов. М. :Метрология,1979,Л П,с.52-ет.

элементов геометрических фигур, что вызывается как технологическими факторами, так и особенностями формирования входного сигнала чувствительными элементами (датчиками) первичных измерительных преобразователей.

25. Карташова А. Н., Крюченков В. В. Статистический анализ погрешности первичных измерительных преобразователей в динамических условиях.— Метрология, 1975, № 7, с. 3—11.

Измерительные преобразователи (первичные измерительные преобразователи, датчики) производят преобразование компонентов СВЧ-излучений и полей в электрические сигналы, удобные для последующей обработки. В качестве первичных измерительных преобразователей применяют: полупроводниковые и термоэлектрические приборы [1, 13]. Полупроводниковые приборы (СВЧ-диоды и транзисторы) построены на базе p-n-перехода и за счет его нелинейных свойств дают возможность преобразовать СВЧ-колебания в сигналы постоянного тока, видеосигналы или сигналы более низкой частоты (преобразование частоты). При выпрямлении СВЧ-ко-лебаний получают видеосигналы или сигналы низкой частоты (выделение огибающей СВЧ-колебаний) и постоянную составляющую выпрямленного тока, что используется для непосредственной индикации сигналов магнитоэлектрическими микроамперметрами. Ког-

Первичные измерительные преобразователи светового излучения в электрический сигнал являются основой автоматизированных устройств неразрушающего оптического контроля качества промышленной продукции. В качестве первичных измерительных преобразователей используют: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, вакуумные фотоэлементы и фотоэлектронные умножители, матрицы на базе полупроводниковых материалов и передающие телевизионные трубки. Принцип действия большинства этих приборов описан ранее (см. § 5.5), поэтому отметим лишь их особенности применительно к оптическому диапазону.

ной томографии получаются за счет применения большого количества первичных измерительных преобразователей, сканирования контролируемого объекта путем движения его или частей аппаратуры, снижения погрешности измерений с помощью известных в радиационной технике мер и совместной обработки полученной информации на ЭВМ.

Комплект первичных измерительных преобразователей КП (блок датчиков детекторов) выполняется обычно в виде матрицы преобразователей измерительного канала {до 2000 шт.) и опорного канала (от 1 до 4 шт.). Комплект преобразователей КП также снабжен коллиматором и фильтром ФП, что формирует пучок излучения отдельных преобразователей и существенно снижает влияние рассеянного излучения. Наиболее существенными требованиями, предъявляемыми к комплекту преобразователей, являются: хорошая идентичность преобразователей и высокие метрологические характеристики (стабильный темновой ток, постоянная чувствительность, линейность характеристики, большой динамический диапазон и др.) при высоком быстродействии. По существу комплект преобразователей создает сканирование контролируемого объекта по второй координате путем опроса отдельных преобразователей. В качестве преобразователей в томографах используют сцинтиллирующий кристалл вместе с фотоэлектронным умножителем, полупроводниковым фотоэлементом или ионизационную камеру.

Тепловые методы контроля качества ориентированы на применение универсальной теплоизмерительной или тепловизионной аппаратуры для получения и переработки информации о тепловом излучении контролируемого объекта. С помощью такой аппаратуры в зависимости от потребностей можно получать одномерную или двумерную информадию, причем ее обработка производится специализированными или универсальными ЭВМ. Стало возможным подавление самого сильного мешающего фактора — вариации коэффициента теплового излучения контролируемого объекта, определяемого состоянием его поверхности. Усилия ученых и инженеров направлены в первую очередь на улучшение эксплуатационных характеристик аппаратуры теплового контроля, в частности на создание первичных измерительных преобразователей с выходным сигналом большей величины, например, за счет эффектов накопления энергии излучения, а также на применении электрического охлаждения взамен неудобной заливки жидкого азота. Важную роль имеет разработка методик проведения контроля, обеспечивающих высокую достоверность испытаний для конкретных изделий, особенно сложной конструкции. В ближайшее время значение тепловых методов в неразрушающем контроле будет возрастать в связи с разработкой качественной универсальной аппаратуры контроля и пригодности этих методов для контроля самых разнообразных материалов, промышленной продукции и решения многих задач контроля качества. Значительные расстояния, на которых тепловыми методами могут обнаруживаться дефекты энерготрасс, промышленного оборудования и других объектов, а также быстрота анализа, в том числе и с помощью ЭВМ, делает их незаменимыми для оперативного контроля.

Радиационный контроль качества промышленной продукции является сейчас первым по объему применения в народном хозяйстве. Направления его развития определяются как общими тенденциями развития измерительной техники — применение новых первичных измерительных преобразователей и индикаторов, оснащение оборудования вычислительной техникой и микроэлектронными элементами, изменениями в специальных блоках, характерных для этого вида неразрушающего контроля. Здесь в первую очередь следует отметить существенное увеличение числа типов источников излучения, отличающихся по виду излучения и по его энергетическому спектру. Особенно разнообразное взаимодействие излучения с контролируемым объектом имеют радиоизотопные источники, которые только начинают использоваться в неразру-шающем контроле. Причем диапазон энергии кванта излучения источника расширяется как в сторону больших, так и в сторону малых значений энергии, что важно при контроле толстых или тонких слоев, изделий, из материалов с сильным или слабым поглощением излучения. Например, в настоящее время проявляется повышенный интерес к малоэнергетическому тормозному излучению, позволяющему производить контроль качества пластмасс, композиционных материалов или тонких металлических слоев по вторичному излучению. При создании оборудования на современной элементной базе существенно снижается повышенная опасность ионизирующих излучений, что дает возможность работать при пониженных интенсивностях источника излучения. Большие перспективы в этой части имеют также автоматизация и роботизация проведения контроля качества промышленной продукции, делающие совершенно безопасными условия труда персонала и устраняющие вредное воздействие на окружающую среду.

Форма первичных кристаллов (дендритов) после горячей механической обработки давлением (ковка, прессовка, про-кат-

вы в отношении эвтектики Е\ и доэвтектические сплавы в отношении эвтектики Е2 в твердом состоянии состоят из первичных кристаллов АпВт и эвтектики Е\ или Е2.

* При быстром охлаждении может не завершиться реакция образования химического соединения и останется часть первичных кристаллов В, не успевших прореагировать с жидкостью. При последующем охлаждении эти кристаллы также останутся непревращенными; по достижении эвтектической температуры сплав будет содержать уже четыре фазы, и величина степени свободы становится отрицательной (что невозможно). Из этого примера следует, что для неравновесного состояния правило фаз неприменимо. Если система не подчиняется правилу фаз (имеется больше фаз, чем этого следовало ожидать), это в первую очередь указывает на неравновесность состояния.

Таким образом, можно установить три этапа кристаллизации нашего сплава: выделение первичных кристаллов (отрезок /—2, см. рис. 119), выделение двойной эвтектики (отрезок 2—3) и выделение тройной эвтектики (отрезок 3—3').

Структура тройного сплава (схематически изображенная на рис. 122) будет состоять из первичных кристаллов (кристаллы А), двойной (кристаллы А+В) и тройной (А + В + С) эвтектик.

Тройная эвтектика образуется во всех тройных сплавах, кристаллизующихся по типу, изображенному на диаграммах рис. 120 и 121. Природа первичных кристаллов и двойной эвтектики зависит от того, в какой области диаграммы будет находиться концентрационная точка сплава (табл. 12).

Конечно, в структуре двойных сплавов (А+В; А-{-С; В + С) не будет тройной эвтектики. В сплавах, лежащих на линиях двойных эвтектик (?i?; Е2Е; Е^Е), не будет первичных кристаллов чистых компонентов; в этих сплавах кристаллизация начнется выделением сразу двойной эвтектики. Сплавы, лежащие на линиях, соединяющих точку тройной эвтектики и вершины треугольника, также не будут иметь в структуре двойной эвтектики. Применяя правило прямой линии, приходим к выводу, что в таких сплавах после выделения чистого компонента жидкость примет концентрацию точки Е и тогда начнется кристаллизация тройной эвтектики.

Кристаллизацией эвтектики заканчивается первичная кристаллизация этого сплава. В результате первичной кристаллизации структура состоит из первичных кристаллов аустенита и ледебурита.

Процесс кристаллизации эвтектики протекает при постоянной температуре t3, так как согласно правилу фаз при одновременном существовании трех фаз постоянного состава (Ж0 «,, и р1,,) система иоивариантна (С ~ 2+1 — 3 = 0). Ыа кривой охлаждения (см. рис. 60, а) при кристаллизации эвтектики образуется площадка. Следовательно, после затвердения сплав состоит из первичных кристаллов а и эвтектики (я + р). Любой доэвтектическин сплав, соответствующий составу, находящемуся между точками / и э, так же состоит из двух фаз а и р и имеет те же структурные составляющие. На рис. 52, г показана микроструктура доэвтектического сплава Pb—Sb.

Кристаллизация заэвтектических сплавов протекает так же, как и доэвтектических. Однако вместо кристаллов «-твердого раствора из жидкой фазы будут выделяться кристаллы твердого раствора р'. Структура заэвтектических сплавов состоит из первичных кристаллов р-фазы и эвтектики (а + Р) (см. рис. 52, д] а их фазовый состав — а и р-фазы.

Количественное соотношение структурных составляющих в различных сплавах после затвердевания можно определить по правилу отрезков. Например, количество первичных кристаллов а в до-эвтектическом сплаве 2 будет равно (4c/dc)-100 %, а количество эвтектики — (dt-Jdc) 100 %.