Глаз человека являлся основным контрольным прибором в дефектоскопии. Однако возможности глаза ограничены, например, при осмотре удаленных или быстро перемещающихся объектов, находящихся в условиях малой освещённости. Даже при осмотре предметов, находящихся в покое на расстоянии наилучшего зрения в условиях нормальной освещённости, человек может испытывать трудности из-за ограниченной разрешающей способности контрастной чувствительности зрения.
Для расширения возможностей глаза используют оптические приборы. Они увеличивают угловой размер объекта, при этом острота зрения и разрешающая способность глаза увеличиваются примерно во столько же раз, во сколько увеличивает оптический прибор. Это позволяет увидеть мелкие дефекты, невидимые невооружённым взглядом, или их детали.
Техническая диагностика. Неразрушающий контроль
Техническая диагностика — область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта, т.е. состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект. Техническая диагностика является составной частью технического обслуживания.
Основной задачей технического диагностирования является сокращение затрат на техническое обслуживание объектов, и на уменьшение потерь от простоя в результате отказов.
Техническое диагностирование осуществляют посредством неразрушающего контроля.
Неразрушающий контроль — контроль надежности и основных рабочих свойств
и параметров объекта или отдельных его элементов/узлов, не требующий выведение объекта из работы либо его демонтажа.
Основными методами неразрушающего контроля являются(по ГОСТ 18353— 79.):
- магнитный;
- электрический;
- тепловой;
- радиоволновой;
- оптический
- вихретоковый;
- акустический;
- радиационный;
- проникающими веществами.
Согласно ГОСТ Р 53696 выделяют 32 метода неразрушающего контроля:
2.2.1 метод прошедшего оптического излучения; метод прошедшего излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, прошедшего сквозь объект.
Метод неразрушающего контроля
... и материальным потерям. Так, затраты на проведение мероприятий по неразрушающему контролю (НК) и связанных с ним работ во время эксплуатации АЭС составляют не менее 50% ... изделия; условия контроля и наличие подходов к проверяемому объекту; технические условия на изделия, содержащие количественные критерии недопустимости дефектов и зачастую нормирующие применение методов контроля на конкретном ...
2.2.2 метод отраженного оптического излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, отраженного от объекта контроля.
2.2.3 метод рассеянного оптического излучения; метод рассеянного излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, рассеянного от объекта контроля.
2.2.4 метод собственного оптического излучения; метод собственного излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров собственного излучения объекта контроля.
2.2.5 метод индуцированного оптического излучения; метод индуцированного излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, генерируемого объектом контроля при постороннем воздействии.
2.2.6 спектральный метод оптического излучения; спектральный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе спектра оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.7 когерентный метод оптического излучения; когерентный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на измерении степени когерентности оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.8 амплитудный метод оптического излучения; амплитудный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации интенсивности оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.9 временной метод оптического излучения; временной метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации времени прохождения оптического излучения через объект контроля.
Физические основы оптического неразрушающего контроля
Оптический неразрушающий контроль (ОНК) основан на анализе взаимодействия оптического излучения (ОИ) с объектом контроля (ОК).
Оптическое излучение или свет электромагнитное излучение с длиной волны 10-5 – 10-3 мкм, в котором принято выделять ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) области спектра с длинами волн соответственно 10-3 …0,38; 0,38 … 0,78 и 0,78 … 103 мкм.
Возникновение ОИ связано с движением электрически заряженных частиц (электроны, атомы, ионы, молекулы).
Дискретные спонтанные или индуцированные переходы носителей зарядов с более высоких на более низкие уровни энергии сопровождаются испусканием световых квантов (фотонов) с энергией, равной разности энергий этих уровней.
Информационными параметрами ОИ являются пространственно-временные распределения его амплитуды, частоты, фазы, поляризации и степени когерентности. Для получения дефектоскопической информации используют изменение этих параметров при взаимодействии ОИ с ОК в соответствии с явлениями интерференции, дифракции, поляризации, преломления, отражения, поглощения, рассеяния, дисперсии света, а также изменение характеристик самого ОК под действием света в результате эффектов фотопроводимости, фотохромизма, люминесценции, электрооптических, механооптических (фотоупругость), магнитооптических, акустооптических и других явлений. ;
Методы неразрушающего контроля
... из ферромагнитных материалов при их толщине от 1 до 18 мм. метод неразрушающий контроль Оптический метод неразрушающего контроля Основан на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом. Они предназначены для обнаружения различных поверхностных дефектов ...
— Основными информационными параметрами объектов оптического контроля являются их спектральные и интегральные фотометрические характеристики, которые в общем случае зависят от строения вещества, его температуры, физического (агрегатного) состояния, микрорельефа, угла падения излучения, степени его поляризации, длины волны.
К числу дефектов, обнаруживаемых неразрушающими оптическими методами, относятся пустоты (нарушения сплошности), расслоения, поры, трещины, включения инородных тел, внутренние напряжения, изменение структуры материалов и их физико-химических свойств, отклонения от заданной геометрической формы и т. д.
С помощью оптических методов внутренние дефекты выявляются только в изделиях из материалов, прозрачных в оптической области спектра.
Излучение преобразуется видимое изображение или в электрический сигнал. Для преобразования невидимого изображения в видимое используются индикаторы: пленки, пластинки которые под влиянием оптического излучения изменяют свою яркость или цвет (фотоаппаратура).
Для преобразования излучения в электрический сигнал используются измерительные преобразователи (фотодиоды, фоторезисторы и т. д.).
Области применения оптического контроля
Промышленные объекты работают во все более сложных условиях. При этом определение остаточного ресурса по результатам оптического контроля в условиях изношенности оборудования приобретает все большее значение.
Оптический неразрушающий контроль применяется:
в строительстве:
- для контроля геометрии строительных конструкций
- контроля геометрии шахтных стволов и штреков
- контроля абразивного износа тросов
- определения степени запыленности и задымленности;
- при определении засоров и вентиляционных каналов
- и др.
в металлургии — для контроля геометрии проката (проволоки. листов, труб, прутков, профилей), качества внутренней поверхности труб;
- в химической промышленности — для спектрального анализа, контроля структуры пластмасс и полимеров, колориметрического контроля растворов;
- в стекольном производстве — для контроля геометрии стеклянных листов и труб, обнаружения инородных включений;
- для гранулометрического анализа;
в авиастроении — для контроля внутренних полостей двигателей
в лакокрасочной промышленности — для контроля цвета и блеска и т.д.
Приборы оптического контроля
(см. приложение А)
оптический дефектоскоп: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для обнаружения несплошностей и неоднородностей материалов и изделий.
лазерный эллипсометр: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для измерения толщины и (или) показателя преломления прозрачных пленок поляризационным методом
оптический структуроскоп: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для анализа структуры и (или) физико-химических свойств материалов и изделий.
оптический толщиномер: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для измерения толщины объектов контроля и (или) глубины залегания дефектов.
оптический компаратор: Оптический прибор, предназначенный для однов ременного наблюдения объекта контроля и контрольного образца.
Методы и приборы неразрушающего контроля
... контроля. Информационными параметрами методов являются интегральные и спектральные фотометрические характеристики излучения. Наружный оптический контроль может применяться относительно объектов из любых материалов. Обнаружение внутренних дефектов ... примере электропотенциального метода, основанного на регистрации и анализе падения потенциала. Если к телу из металла (оно изображено на рис. 2) ...
субтрактивный видеоанализатор: Оптический прибор для формирования разностно-го изображения объекта контроля и контрольного образца.
оптический дисдрометр: Оптический прибор для анализа объемного распределения микрочастиц в контролируемой среде.
И др.
К числу дефектов, обнаруживаемых неразрушающими оптическими методами, относятся пустоты (нарушения сплошности), расслоения, поры, трещины, включения инородных тел, внутренние напряжения, изменение структуры материалов и их физикохимических свойств, отклонения от заданной геометрической формы и т. д. С помощью оптических методов внутренние дефекты выявляются только в изделиях из материалов, прозрачных в оптической области спектра. Излучение преобразуется видимое изображение или в электрический сигнал. Для преобразования невидимого изображения в видимое используются индикаторы: пленки, пластинки которые под влиянием оптического излучения изменяют свою яркость или цвет (фотоаппаратура).
Для преобразования излучения в электрический сигнал используются измерительные преобразователи (фотодиоды, фоторезисторы и т. д.).
Оптические приборы НК делятся для контроля методом: прошедшего, отраженного, собственного излучения. Приборы оптической дефектоскопии делятся на визуально-оптические, для контроля внутренних поверхностей и обнаружения дефектов в труднодоступных местах, автоматического контроля дефектов поверхности.
Визуально-оптические приборы
К приборам этого класса относятся проекторы различного типа, в том числе
телевизионные, обычные и стереоскопические микроскопы, эндоскопы.
- Телевизионные проекторы
Телевизионные проекторы широко применяют в дефектоскопии и обладают
следующими преимуществами: возможностью усиления яркости, контраста изображения, сравнительно малыми световыми нагрузками на объект, равномерным распределением яркости экранов, высоким качеством изображения, наблюдения на большом удалении от объекта, широким спектральным диапазоном преобразования светового сигнала.
Наиболее распространена схема проектора с передающей телевизионной; трубкой. Она
включает источник света, объектив, передающую трубку, видеотракт с блоками усиления и обработки сигнала и видеоконтрольное устройство. — Приборы для контроля внутренних поверхностей и обнаружения дефектов в
труднодоступных местах . Приборы этого типа называют эндоскопами или бороскопами.
Принцип действия эндоскопов заключается в осмотре объекта с помощью
специальной оптической системы, позволяющей передавать изображение на значительное расстояние; (до нескольких метров).
Существуют линзовые, волоконно-оптические и комбинированные эндоскопы.
- Приборы автоматического контроля дефектов поверхностей
Принцип определения поверхностных дефектов заключается в следующем. Если
неровности поверхности намного меньше, чем длина волны излучения, то падающий
лучистый поток отражается только в одном направлении, т. е. поверхность выступает в качестве зеркала. Если размеры неровностей того же порядка, что и длина волны излучения, то в рассеянии его главную роль играют дифракционные эффекты, если же неровности поверхности намного больше, чем длина волны излучения, то оно зеркально рассеивается на неровностях.
Рентгеновский метод неразрушающего контроля
... незаслуженно выбраковываться или, наоборот, проникать в эксплуатацию с дефектами. Применять методы неразрушающего контроля необходимо с учетом их возможности, чувствительности, производительности, эффективности. Неразрушающий контроль дает возможность проверить качество конструкций и материалов ...
Для дистанционного контроля в местах труднодоступных применяют современные
видеоэндоскопы.
Чувствительность методов неразрушающего контроля при определении
несплошностей в металле
Минимальные размеры выявляемых
несплошностей, мкм
Метод Ш
Про
ирина
Глубина тяжённост
раскрыт
ь
ия
Визуально- 5. оптический ..100 10…30
100…300 Цветной 1…2 10…30
100…300 Люминесцентный 1…2 10…50 Магнитопорошковый 1 150…200
600…2000 Вихретоковый 0,5…1 Ультразвуковой 1…30 2…3% толщины
Радиографический 100 изделия
Заключение
Оптический НК основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с ОК. Это взаимодействие связано с поглощением, отражением, рассеиванием, дисперсией, поляризацией и др. оптическими эффектами. Данный метод применяют для измерения геометрических параметров изделий, контроля состояния поверхности и обнаружения поверхностных дефектов. Оптические методы имеют очень широкое применение благодаря большому разнообразию способов получения первичной информации. Возможность их применения для наружного контроля не зависит от материала объекта. Оптические методы широко применяют для контроля прозрачных объектов. В них обнаруживают макро- и микродефекты, структурные неоднородности, внутренние напряжения. Недостатками оптических методов являются узкий диапазон контролируемых параметров, жесткие требования к состоянию окружающей среды и чистоте поверхности изделия.
Благодаря разнообразию приборов и методов , оптический контроль является сейчас часто используемым методом технической диагностики.
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/opticheskiy-nerazrushayuschiy-kontrol/
1. ГОСТ 20911-89 «Техническая диагностика»
2. ГОСТ Р 53696-2009 «Контроль неразрушающий. Методы определения. Термины
и определения»
3. Электронный конспект лекций по диагностике и дефектоскопии материалов
4. Лабораторный практикум по визуально-оптическому контролю: учебное пособие
/ Н.П. Калиниченко; Томский политехнический университет.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011.- 114 с.
