ДЕФЕКТОСКОП

Данная полезная модель относится к электротехнике, а более конкретно к дефектоскопам.
Известны дефектоскопы (Указания по техническому обслуживанию опорных конструкций контактной сети. К-146-96. М.: Трансиздат, 1996. - 120 с) Данные устройства предназначены для определения несущей способности опоры контактной сети электрифицированных железных дорог. Они состоят из электронного блока с цифровым индикатором результатов измерения и двумя встроенными в его корпус ультразвуковыми преобразователями с сухим акустическим контактом. Один преобразователь является источником ультразвуковых колебаний, второй - приемником. Оба преобразователя прижимают к контролируемой поверхности и с помощью электронного блока производят измерения времени распространения ультразвуковой волны от источника к приемнику (через толщину опоры). Данное время зависит от наличия или отсутствия трещин.
Данными дефектоскопами можно производить только поверхностное диагностирование материала опоры. Наличие дефектов, например, таких как разрушение, ржавость железной арматуры в толще опоры не приводит к появлению индикации на приборе, что определяет его узкий функциональный диапазон.
Необходимость покрытия контролируемой детали магнитной суспензией, обуславливают трудоемкость выявления дефектов.
Известен дефектоскоп, выбранный в качестве прототипа (Свидетельство на полезную модель №26850. Дефектоскоп. МПК G 01 N 23/18 Б.И. №35. 20.12.2002.). Дефектоскоп состоит из электронного блока с
индикатором, который электрически соединен с источником питания. Электронный блок представляет собой измеритель емкости, выводы которого электрически соединены с электродами из электропроводящего материала. Работа дефектоскопа основана на различии в величинах диэлектрических проницаемостей «чистого» и ржавого железа. Измерив емкость участка опоры между электродами, содержащего железную арматуру, можно определить степень ржавости железной арматуры.
Из-за того, что электроды выполнены в виде жестких пластин, точность результатов измерений в случае неровных поверхностей опоры недостаточно высокая.
Перед автором стояла задача повышения точности измерения степени ржавости железной арматуры опоры.
Указанная задача решается следующим образом, в дефектоскопе, содержащем источник питания, выходы которого соединены с силовыми входами измерителя емкости с индикатором, измерительные входы измерителя электрически соединены с электродами, а электроды выполнены полыми и заполнены металлическим порошком, внутренние и боковые стенки электродов изготовлены из эластичного материала, а наружные стенки выполнены из электропроводящего материала.
Предлагаемое устройство показано на чертеже. Силовые входы 1 электронного блока 2 с индикатором 3, который представляет собой измеритель емкости, например, TESLA ВМ 591, подключается к выходам 4 источника питания 5. Измерительные входы 6 электронного блока 2 присоединяются с помощью проводов к электродам 7. Электроды 7, выполненные полыми, причем боковые 8 и внутренняя стенка 9, которой электрод прижимается к опоре 10, изготовлены из эластичного материала,
например из резины, наружная стенка 11 электрода 7 выполнена из электропроводящего материала, например из алюминия или меди. Электроды 7 заполнены порошком 12 из электропроводящего материала, например алюминия. Позицией 10, обозначен участок опоры, который содержит диагностируемую железную арматуру 13.
0
0
Работа устройства происходит следующим образом. Электроды 7 прижимаются к участку опоры 10, который содержит железную арматуру 13. Из-за нажатия на наружную стенку 11 боковые стенки 8 и внутренняя стенка 9 деформируются в соответствии с рельефом поверхности участка опоры 10 и порошок 12 заполняет пустоты поверхности. Затем источник питания 5 через выходы 4 подключается к силовым входам 1 электронного блока 2. В результате этой операции в цепи, состоящей из последовательно-соединенных измерительных входов 6 электронного блока 2, электродов 7, участка опоры 10, содержащим железную арматуру 13, начинает протекать ток (i), под действием которого электронный блок 2 измеряет емкость участка опоры 10 между электродами 7. Согласно формуле  где ε - относительная проницаемость участка опоры 10, ε - электрическая постоянная, данная емкость зависит от диэлектрической проницаемости εε участка опоры 10 между электродами 7. Если ε "чистого железа" составляет ~10 (Атабеков Г.И., Купалян С.Д., Тимофеев А.Б., Хухриков С.С. Теоретические основы электротехники. - 4-е изд. - Ч.2, 3. - М.: Энергия, 1979. - С.415, то ε ржавого железа ~ 3 (Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. - 3-е изд. - Л.: Химия, 1970. - С.368). Таким образом, в зависимости от состояния железной арматуры 13 на индикаторе 3, который может быть выполнен в виде шкалы, электронного блока появится показание величины емкости, которая зависит от ε. Индикатор 3 (шкала) может быть проградуирован в степени ржавости железной арматуры.
Градуировка осуществляется с использованием образцов, содержащих арматуру с известной степени ржавости.
Как можно заметить, использование полых конструкций электродов с эластичными стенками и заполненных металлическим порошком позволяет ликвидировать воздушные полости между электродами и поверхностью опоры, что приводит к повышению точности измерения степени ржавости железной арматуры.