Теплометрический дефектоскоп

-Юате 4 йт"нт ЪХЖ:е аны -"не,р 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ и теплофизи- структорскоэксперимен- еплофизичес ститута тех- УССР Дымченкович льство СССР25/72, 1984.ство СССР25/72, 1986,ешающего сигвления. 4 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Институт технически АН УССР и Опытное ктехнологическое бюро стальным производствомкого приборостроения Инической теплофиэики А(57) Изобретение относится к нераэрушающим методам контроля качестваметаллических и неметаллических ком,позиционных материалов и клеемеханических соединений, Цель - повышениепроизводительности контроля. Изобретение позволяет обеспечить равнуюразрешающую способность контроля вшироком диапазоне изменения теплофизических свойств контролируемыхматериалов. Первичный преобразователь, установленный в одном корпусес нагревателем, приводится в контактс контролируемым образцом, терморегулятор регулирует величину перегревапервичного преобразователя над температурой окружающей среды, Нагретыйпервичный преобразователь приводитсяв контакт с контролируемым образцом.Напряжение, генерируемое первичнымпреобразователем, поступает одновременно на вход интегрального канала,амплитудного канала, дифференциального канала, схемы выборки-хранения изапускает триггер в цепи управления.Интегральный канал вычисляет количество тепла, необходимого для нагреваконтролируемого обрарца до установившейся температуры. Амплитудный каналвычисляет максимальную амплитуду на- апряжения, генерируемого преобразователем. Днеференлнальный канал ныннслн- Яет текущее и максимальное значенияскорости изменения теплового потока Сот нагревателя к контролируемому образцу. Схема выбор."и-хранения определяет значение скорости изменения Виваттеплового потока в заданный момент ,фвремени, Сигналы с выхода интегрального , амплитудного каналов и с вы- ивхода схема выборки-хранения поступа- рют на входы сумматора. С выхода сумматора сигнал поступает на индикатор дефекта, который индицирует состояние контролируемого материала вмомент поступления разрнала с выхода цепи упраИзобретение относится к дефектоскопии, а именно неразрушающим методамконтроля качества металлических и неметаллических композиционных материалов, а также клеемеханических соединений готовых иэделий с металлическими и неметаллическими сотовыми заполнителями и обшивками, и может бытьиспользовано в авиационной, машиноСтроительной, химической промьппленйости для научных и лабораторных.исСледованийПри изготовлении различных конструкций необходимо контролировать 15качество материалов с малой теплопроводностью, клеемеханических соединений листовых материалов, а также вы, являть внутренние дефекты, связанныес нарушением сплошности. Кроме этого, 20при контроле различных конструкцийтребуется определять размеры дефектаи глубины залегания на различных материалах с различными теплофизическими характеристиками при помощи одного. термочувствительного элемента,Цель изобретения - повышение производительности контроля эа счет обеспечения равной разрешающей способности контроля ао всем диапазоне изменения теплофиэических свойств контролируемых материалов.На фиг, 1 изображена осциллограмма напряжения, генерирумого чувствительным элементом; на фиг. 2 - график зависимости чувствительностиамплитудного метода а, дифференциального.и интегрального лс и чувствительности предлагаемого устройстваИ,От М, где И - величина, пропорцио" 40нальная 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 дифференциа 5тора 7 и амплитудного детектора 8.Выходы интегрального 4 и амплитудного 5 каналов соединены с первым ивторым входами сумматора 9 соответственйо, Выход сумматора 9 соединен синдикатором 10 дефекта. Между дифференциальным каналом 6 и интегральнымканалом 4 включена цепь 11 управления, Цепь 11 управления состоит изпоследовательно соединенных измерителя 12 отношений и триггера 13. Квходам измерителя 12 отношений подключены выходы дифференциатора 7 иамплитудного детектора 8, Управляющий вход триггера 13 соединен с выходом преобразователя 1. Выход цепи 11управления соединен также с индикатором 10 дефекта. К выходу дифференциатора 7 подключена схема 14 выборкихранения, состоящая иэ запоминающегоустройства 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 входомсумматора 9.Устройство работает следующимобразом,Нагреватель 2 нагревает первичныйпреобразователь 1 теплового потокадо определенной температуры. Задан. -ную величину перегрева над температурой окружающей среды обеспечиваетэлектродный терморегулятор 3. Затемнагретый преобразователь 1 приводится в контакт с контролируемым образцом. В момент контакта происходит нестанционарный процесс передачи тепловой энергии посредством тепловогопотока от нагревателя 2 к контролируемому образцу, Тепловой поток,регистрируемый первичным преобразователем 1, сначала увеличивается, азатем экспоненциально убывает до некоторого станционарного уровня, определяемого теплообменом контролируемого образца с окружающей средой. Напряжение, генерируемое первичнымпреобразователем 1, поступает одновременно на входы интегрального канала 4, амплитудного канала 5, дифференциального канала 6, схемы 14 выборки-хранения и запускает триггер13. Интегральный канал 4 вычисляетопределенный интеграл напряжения,пропорционального тепловому потокучерез преобразователь 1, в течениевремени контроля от момента контактадо установления станционарного состояния; Управляющий сигнал, эадающий 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 Н 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 дающий с входом запоминающего устоойства 15. При этом напряжение цв 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 07, П 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 ленного отношения напряжений на его входах, например- Б /У л 3. Такимобразом, 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 сигцал поступает в интегральный канал 4 и одновременно на вход индикатора 10 дефекта, разрешая индикацию результата измерения. Сигнал с выхода дифференциатора 7 поступает также на вход запоминающего устройства 45 15. Запоминающее устройство 15 запоминает значение скорости изменения теплового потока в момент времени, определяемый длительностью импульса одновибратора 1 б. Сигналы с выходов50 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 на 55 пряжение поступает на вход индикатора 10 дефекта. Индикатор 10 дефекта индицирует состояние контролируемого образца при поступлении разрешающегосигнала с выхода цепи 11 управления,а именно с выхода триггера 13. Работа дефектоскопа поясняется временными диаграммами, представленными нафиг. 4.Предлагаемый дефектоскоп по сравнению с известными техническими решениями обеспечивает равную разрешающую способность обнаружения дефектовв широком диапазоне изменения теплофизических свойств контролируемьцматериалов, Так, например, при контроле предлагаемым устройством изделий иэ углепластика обеспечиваетсяразрешающая способность ес =1,52, приконтроле образца из текстолита а. =- 1.,58, а образца из сталил = 1,б 1,/в то время как разрешающая способность известного устройства изменяется от .=2 при контроле образца изуглепластика до,а.=0,5 при контролеобразца из текстолита т.е. в 4 раза.Равная разрешающая способность обеспечивает при контроле возможностьопределения размеров дефектов и глубины залегания независимо от типаконтролируемого материала и с ис-пользованием одного чувствительногоэлемента, Кроме этого, при контроленеизвестного материала по значениюнапряжения, индицируемого индикатором дефекта, можно однозначно судитьо структуре материала (сталь, резина,углепластик, оргалит и т.п,),Формула изобретенияТеплометрический 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, состоящий из последовательно соединенных дифференциатора и амплитудного детектора и включенный между первичным преобразователем и цепью управления, выход которой соединен с интегральным каналом и индикатором дефекта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности контроля за счет обеспечения равнойразрешающей способности контроля во всем диапазоне изменения теплофизических свойств контролируемых мате- риалов, в него введены амплитудный канал, включенный мезду первичным преобразователем теплового потока и вторым входом сумматора, а междувыходом дифференциатора и третьимвходом сумматора включено устройство выборки-хранения, управляющийвход которого связан с выходом первичного преобразователя.1420498 и 15 оставитель В,филато ехред А.Кравчук Ога едак орректор С.Черни 49 Тираж 84 ВНИИПИ Госу по делам 035, Москваказ Подписноеитета СССР рствензобретЖ,го к ий и крытии наб., д, 4/ шс тн изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул