СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2013 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и диагностики материалов и может быть использовано в тех областях науки и техники, где необходимо отслеживать состояние материалов без оказания тестового воздействия на них.

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 обнаружение 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 физического поля 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.

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.

Задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют прием электромагнитного поля антенной вблизи объекта контроля, дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от него, проводят спектральный или иной анализ электромагнитного поля вблизи контролируемого объекта и фонового электромагнитного поля вдали от него, сравнивают полученные спектральные или иные характеристики, по отличию которых судят о внутреннем состоянии материала контролируемого объекта.

В предлагаемом способе контроля состояния материалов информацию о внутреннем состоянии материала объекта контроля получают вследствие того, что осуществляют прием электромагнитного поля, являющегося суперпозицией фонового электромагнитного поля и собственного электромагнитного поля контролируемого объекта, вблизи него, дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от него. Так как с фоновым электромагнитным полем взаимодействуют все молекулы материала контролируемого объекта, который полностью погружен в это поле, то из сравнения спектральных или иных характеристик электромагнитного поля вблизи объекта контроля и фонового электромагнитного поля вдали от него получают информацию о состоянии всего материала контролируемого объекта в отличие от прототипа.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из двух идентичных каналов и содержит первую приемную антенну 1, широкополосный усилитель 2 первого канала, аналого-цифровой преобразователь 3 первого канала, цифровую память 4 первого канала, вторую приемную антенну 5, широкополосный усилитель 6 второго канала, аналого-цифровой преобразователь 7 второго канала, цифровую память 8 второго канала, электронно-вычислительную машину 9 и контролируемый объект 10.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Первая приемная антенна 1 принимает электромагнитное поле вблизи контролируемого объекта 10 и передает сигнал на широкополосный усилитель 2 первого канала, который усиливает сигнал и передает его на вход аналого-цифрового преобразователя 3 первого канала, который оцифровывает сигнал и со своего выхода передает его в цифровую память 4 первого канала. В то же самое время вторая приемная антенна 5 принимает фоновое электромагнитное поле вдали от контролируемого объекта и передает сигнал на широкополосный усилитель 6 второго канала, который усиливает сигнал и передает его на вход аналого-цифрового преобразователя 7 второго канала, который оцифровывает сигнал и со своего выхода передает его в цифровую память 8 второго канала. После набора необходимого объема информации по сигналам первого и второго канала с выходов цифровой памяти 4 первого канала и цифровой памяти 8 второго канала информация передается в электронно-вычислительную машину 9, где обрабатывается по соответствующей программе, например, по методу Фурье-анализа или иным методом.

Пример. Экспериментальная проверка предлагаемого метода была проведена на примере стержней из углепластика и стали 40Х. Стержень из углепластика имел следующие размеры: внешний диаметр 30 мм, внутренний диаметр 26 мм, длина 450 мм. Стержень из стали 40Х: диаметр 22 мм, длина 450 мм. Стержни устанавливались на опоры, находящиеся на расстоянии 430 мм. Нагрузка прикладывалась к середине стержней. Результаты испытаний приведены в таблице. В таблице: F - сила нагружения в Ньютонах, Ф_ст(t) - трансформанта Фурье стержня из стали 40Х, Ф_уп(t) - трансформанта Фурье стержня из углепластика.

Таблица F(t), H Ф_ст(t), Ф_уп(t), 0 0,833 1,072 50 0,864 1,131 100 0,878 1,174 150 0,896 1,206 200 0,914 1,241

Из данных таблицы следует, что обе трансформанты Фурье линейно возрастают с ростом нагружения, что соответствует закону Гука. Таким образом можно констатировать, что предлагаемый способ чувствителен к изменению внутреннего состояния материалов контролируемых объектов не только диэлектриков, но и металлов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и диагностики материалов и может быть использовано в тех областях науки и техники, где необходимо отслеживать состояние материалов без оказания тестового воздействия на них. Технический результат - обеспечение возможности контролировать внутреннее состояние материала, находящегося вне зоны электромагнитной волны, создаваемой излучающей антенной. Принимают первой антенной электромагнитное поле вблизи контролируемого объекта, дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от контролируемого объекта, проводят спектральный анализ принимаемого электромагнитного поля вблизи контролируемого объекта и фонового электромагнитного поля вдали от него, сравнивают полученные спектральные характеристики и по их отличию судят о внутреннем состоянии материала контролируемого объекта. 1 табл., 1 ил.

Способ контроля состояния материалов, заключающийся в приеме антенной электромагнитного поля вблизи контролируемого объекта, отличающийся тем, что дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от контролируемого объекта, проводят спектральный анализ принимаемого электромагнитного поля вблизи и фонового электромагнитного поля вдали от него, сравнивают полученные спектральные характеристики и по их отличию судят о внутреннем состоянии материала контролируемого объекта.