СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
NON-DESTRUCTIVE INSPECTION METHOD

Изобретение относится к средствам оптического контроля и может быть применено во всех отраслях народного хозяйства, где используются технические системы и объекты и требуется поддержание их надежности и обеспечение безопасности использования по назначению на всех стадиях жизненного цикла изделия.
Эффективным способом поддержания надежности технических систем различных объектов и безопасности их использования по назначению является применение методов и средств технического контроля - одним из видов которого является неразрушающий контроль. Неразрушающий контроль - это контроль технического состояния деталей, узлов, конструкций и других объектов, не нарушающий их пригодность к использованию по назначению. Неразрушающий контроль подразделяют на техническую диагностику, дефектоскопический контроль, контроль геометрических параметров объектов и контроль напряжений и деформаций материала объектов.
Для определения технического состояния, исправности, работоспособности механических, электрических, гидравлических, пневматических и др. систем используют различные методы (параметрические, непараметрические и др.), средства и технологии, имеющие определенные ограничения и условия применения, обладающие как достоинствами, так и недостатками (Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. Под ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1995, 488 с.).
Недостатком известных методов является:
существенные трудности диагностики технических систем при нарушении их исправности, связанной с незначительным повышением температуры диагностируемого объекта (например, нарушения целостности электропроводки в начальной стадии развития неисправности или нарушения исправности агрегатов, сопровождающиеся повышенным трением узлов);
трудоемкость определения технического состояния составляющих элементов конструкции при нарушении их свойств или исправности в начальный (скрытый) период (например, отслоение многослойных конструкций, наличие воды в сотовых конструкциях).
Известен способ неразрушающего контроля, основанный на оптическом контроле путем съемки контролируемого объекта в видимом диапазоне длин в волн и дальнейшем анализе полученных результатов (Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В.Клюева. Т. 1-7. - М.: Машиностроение, 2003-2006).
Недостатками известного способа являются невозможность контроля объекта в других диапазонах и трудоемкость процесса контроля.
В основу изобретения поставлена задача расширения арсенала технических методов.
Техническим результатом способа является:
расширение функциональных возможностей - возможность работы на участках оптического диапазона от крайнего ультрафиолета (0,22 мкм) до дальнего инфракрасного излучения (14 мкм и более);
возможность применения для любых материалов и сплавов, применимость к любым объектам контроля;
возможность достижения требуемой чувствительности и разрешающей способности;
простота технологического процесса контроля;
низкая трудоемкость применения;
объективность применения;
безопасность применения.
Технический результат от реализации способа достигается тем, что подготавливают объект контроля, производят съемку и наблюдение объекта на участках оптического диапазона от крайнего ультрафиолетового излучения до дальнего инфракрасного излучения, фиксируют изображение объекта контроля с использованием, по меньшей мере, одного матричного приемника в, по меньшей мере, одной камере, с возможностью одновременной или отдельной работы камер, при этом передают полученную информацию о контролируемом объекте с помощью интерфейса на ЭВМ, расшифровывают и анализируют полученное изображение, оценивают результаты контроля и определяют техническое состояние объекта, причем съемку объекта осуществляют или одновременно для указанных диапазонов длин волн, или в, по меньшей мере, одном из выбранных диапазонов длин волн.
На Фиг.1 схематически представлена процедура применения способа и устройство, реализующее предложенный способ.
На Фиг.2 - Фиг.4 представлены примеры, реализующие предложенный способ.
Предлагаемый способ неразрушающего контроля, основанный на применении зеркальных оптических систем высокого разрешения с возможностью обзора на участках оптического диапазона от крайнего ультрафиолета (0,22 мкм) до дальнего ИК (14 мкм и более), позволяет осуществлять техническую диагностику объекта контроля, оценивать техническое состояние объекта на наличие поверхностных дефектов, непроклеев, расслоений в поверхностных слоях многослойных конструкций, других возможных дефектов для любых материалов и сплавов, контролировать геометрические параметры объектов, напряжения и деформации материалов объектов контроля.
Устройство, реализующее способ неразрушающего контроля, содержит объект 1 контроля, сверхширокополосный зеркальный оптический объектив 2 высокого разрешения, по меньшей мере, одну камеру 3 ультрафиолетового диапазона, по меньшей мере, одну камеру 4 видимого диапазона, по меньшей мере, одну камеру 5 инфракрасного диапазона, переключатель 6 диапазонов, при этом каждая камера снабжена, по меньшей мере, одним сменным матричным приемником (на чертеже не показан), причем зеркальный объектив, камеры, переключатель диапазонов и персональная ЭВМ 7 сообщены между собой посредством интерфейса (на чертеже не показан).
Предложенный способ неразрушающего контроля реализуется следующим образом.
Подготавливают объект 1 контроля, производят съемку и наблюдение объекта 1 на участках оптического диапазона от крайнего ультрафиолетового излучения до дальнего инфракрасного излучения сверхширокополосным зеркальным оптическим объективом 2 высокого разрешения, фиксируют изображение объекта 1 контроля с использованием, по меньшей мере, одного матричного приемника в, по меньшей мере, одной камере, с возможностью одновременного или отдельного использования камер, при этом передают полученную информацию о контролируемом объекте 1 с помощью интерфейса на ЭВМ 7, расшифровывают и анализируют полученное изображение, оценивают результаты контроля и определяют техническое состояние объекта 1, причем съемку объекта 1 осуществляют или одновременно для указанных диапазонов длин волн, или в, по меньшей мере, одном из выбранных диапазонов длин волн при помощи переключателя 6.
Примеры применения
Особенностью применения способа для неразрушающего контроля объектов является простота и низкая трудоемкость процедуры самого контроля в сочетании с высокой эффективностью.
Ниже приведен пример диагностики технического состояния сотовой конструкции на наличие в ней воды. Эффект получен в инфракрасном диапазоне. На Фиг.2, 3, 4 показаны три состояния объекта контроля сотовой конструкции - состояние термодинамического равновесия, состояние нагрева и состояние остывания соответственно. Цифры на чертежах характеризуют температуру объекта контроля в его центральной точке в относительной величине.
В состоянии термодинамического равновесия (Фиг.2) структура снимка образца, зафиксированная сверхширокополосной зеркальной оптической системой высокого разрешения, - однородная. В состоянии нагрева (Фиг.3) структура снимка образца изменяется: в левой верхней части и снизу появляются темные области, свидетельствующие о наличии воды (вода нагревается медленнее металлического сплава обшивки образца). В состоянии остывания (Фиг.4) наличие воды в образце определяется по светлым областям на снимке (вода остывает медленнее металлического сплава).
Способ неразрушающего контроля на основе сверхширокополосной зеркальной оптической системы высокого разрешения имеет важное народнохозяйственное значение.
Предлагаемый способ актуален для всех видов неразрушающего контроля в процессе жизненного цикла изделия (материала):
технической диагностики, используемой для определения технического состояния, исправности, работоспособности и функционирования технических систем различных объектов при их изготовлении, испытаниях, техническом обслуживании в процессе эксплуатации, при ремонте, хранении и утилизации;
дефектоскопического контроля, применяемого для определения качества используемого в конструкции материала;
контроля геометрических параметров объектов;
контроля напряжений и деформаций материалов объектов.
Непосредственно способ применяется для:
определения технического состояния, исправности, работоспособности и функционирования технических систем (механических, электрических, гидравлических, пневматических и др.) различных объектов - механизмов, машин, оборудования и т.п. - при их изготовлении, испытаниях, техническом обслуживании в процессе эксплуатации, при ремонте, хранении и утилизации;
контроля качества материала заготовок, полуфабрикатов, деталей и узлов (как отдельных, так и в составе механических систем) и покрытий, контроля состояния и положения скрытых элементов механизмов, агрегатов и конструкций;
определения местоположения дефектов, их ориентировочных размеров и типа;
контроля геометрических параметров объектов, напряжения и деформации материалов объектов контроля;
оценки некоторых физико-механических характеристик материала деталей, определения целостности конструкций из различных материалов и сплавов.