21. Электроемкостный метод

Физические основы

Метод базируется на регистрации электрической ёмкости и/или тангенса угла диэлектрических потерь первичного преобразователя в виде электрическтого конденсатора, в состав которого входит контролируемый объект (ОК) или его часть. Если ОК диэлектрический (пластик, композит, бумага и т.д), то электрическое поле в нём создаётся электроемкостным преобразователем (конденсатором), обкладки которого подключают к генератору переменного напряжения. Если же ОК электропроводящий, например металлическая проволока, или содержит диэлектрические слои на электропроводящей основе, то одной из обкладок электроемкостного преобразователя может служить сам ОК либо его электрпроводящая основа.

Информативные параметры электроемкостного преобразователя - электрическая ёмкость С и тангенс угла диэлектрических потерь tgd. С ними коррелируют различные физико-механические, геометрические свойства и параметры ОК: относительная диэлектрическая проницаемость e;размеры и форма; плотность, радиопрозрачность; содержание компонентов в смесях; влажность; степень полимеризации и старения полимерных материалов; наличие и размеры нарушений сплошности (пустот, включений); прочность; предел пластичности и т.д. Степень корреляции С и tgd с параметрами ОК различна. Так, ёмкость сильно зависит от e и геометрических размеров. Значение тангенса диэлектрических потерь в значительной степени определяется составом и влажностью ОК, степенью полимеризации его материала, а размеры ОК и состояние его поверхности слабо влияют на этот параметр.

Типы и конструкции преобразователей

Конструкция электремкостного преобразователя (ЭП) зависит от объекта контроля и в первую очередь от агрегатного состояния исследуемой среды (твёрдая, жидкая, газообразная). Наиболее сложную задачу представляет контроль твёрдых материалов, так как жидкие и газообразные среды могут принимать любую форму , и конструкцию ЭП в данных случаях выбирают на основании условий обеспечения наибольшей точности измерения, разрешающей способности метода, характера взаимодействия среды с электродами и т.п. В случае контроля твёрдых сплошных материалов конструкцию ЭП определяет в первую очередь условие неразрушающего контроля, часто при одностороннем доступе к поверхности изделия. Для решения такого рода задач применяют накладные ЭП, электроды которых расположены на одной стороне поверхности объекта контроля или на поверхности контролируемого объекта, или в непосредственной близости от него. При этом электроды ЭП находятся в одной плоскости или криволинейной поверхности. С целью обеспечения дистанционного контроля часто некоторые элементы измерительной схемы располагают в выносном блоке преобразователя.

Накладные ЭП характеризуются большой неоднородностью создаваемого ими электростатического поля (следовательно и максимальной чувствительностью) непосредственно у поверхности электродов и быстрым ослаблением поля по мере удаления от электродов. В связи с этим использование накладных ЭП обычно требует осуществления мер по компенсации влияния контактных условий (шероховатость поверхности, её загрязнение и пр.)

Для контроля размеров поперечного сечения линейно протяжённых изделий (например, проволоки, ленты, полосы, фольги , прутов и пр.) применяют проходные ЭП.

Контроль твёрдых дисперсных (сыпучих) материалов допускает большую свободу в выборе конструкции ЭП, так как контролируемая среда может принять любую форму в соответствии с применяемой конструкцией ЭП.

22 Электропотенциальный метод основывается на измерении распределения потенциалов на поверхности диагностируемого объекта, через который пропускают ток. К защищенной поверхности присоединяют электроды, за-питанные от низковольтного источника постоянного тока, потенциальные электроды и микровольтметр. Дефекты в металлоконструкции приводят к увеличению падения напряжения.

Чувствительность измерений увеличивается при больших токах, однако значительный их рост приводит к обгора-нию электродов.

Ультразвуковой метод основывается на регистрации упругих волн, возбуждаемых в диагностируемом объекте. Для диагностирования металлоконструкций наиболее широко применяется эхо-метод. С помощью пьезоэлектрических преобразователей ультразвуковые импульсы посылаются с поверхности металлоконструкций. Отражение этих импульсов от внутренних дефектов и обратной стороны объекта позволяет определять трещины и раковины в материале. Серийно выпускаются ультразвуковые дефектоскопы УДМ-1М, УДМ-ЗМ, ДУК-66П, УД-10ЦА.

23 Электроискровой метод основан на регистрации электрического пробоя на участке поверхности объекта контроля, использ для обнаружения нарушения сплошности диэлектрических покрытий на электропроводящей основе а также для обнаружения трещин диэлектрических обьектов. В первом случае например прикладывают между электродом на покрытии и электропроводящей основе.

Во втором случае между двумя электродами расположенными с обоих сторон обьекта.

Трибоэлектрический метод основан на регистрации электрических зарядов возникающих в объекте контроля 2-х тел из разнородных материалов.