Файл: Е. А. Богданов Основы технической диагностики нефтегазового оборудования.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.03.2024
Просмотров: 211
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ, ВИЗУАЛЬНЫЙ
И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ
-
Классификация оптических методов контроля
Оптический неразрушающий контроль основан на взаимодействии электромагнитного излучения с контролируемым объектом и регистрации результатов этого взаимодействия. Методы, относящиеся к оптическому НК по ГОСТ 24521-80, различаются длиной волны излучения или их комбинацией, способами регистрации и обработки результатов взаимодействия излучения с объектом. Общим для всех методов является диапазон длин волн электромагнитного излучения, который составляет 10"9...10_3 м (3 • 1018...3 • 1010 Гц) и охватывает диапазоны ультрафиолетового (УФ), видимого (ВИ) ((3,8...7,8) • 10
7 м) и инфракрасного (ИК) излучения, а также информационные параметры оптического излучения, которыми являются пространственно-временное распределение его амплитуды, частоты, фазы, поляризации и степени когерентности. Изменение этих параметров при взаимодействии с объектом контроля в соответствии с основными физическими явлениями (интерференции, поляризации, дифракции, преломления, отражения, рассеяния, поглощения и дисперсии излучения), а также изменения характеристик самого объекта в результате эффектов люминесценции, фотоупругости, фотохромизма и др. используют для получения дефектоскопической информации. Оптическое излучение — это электромагнитное излучение, возникновение которого связано с движением электрически заряженных частиц, переходом их с более высокого уровня энергии на более низкий. При этом происходит испускание световых фотонов.Классификация оптических методов контроля
Основными количественными показателями, характеризующими оптическое излучение, являются следующие параметры:
• скорость распространения оптического излучения в вакууме Р = 299792,5 км/с. В оптически прозрачных средах излучение распространяется со скоростью
п п
где п — показатель преломления среды, зависящий от ее проницаемости; \j и X — длина волны оптического излучения соответственно в вакууме и оптической среде; / — частота излучения, Гц;
• мощность потока излучения, Вт,
t
где Q — излучаемая энергия, Дж; t — время, с;
сила излучения, Вт/ср,
где со — телесный угол, в котором распространяется поток Ф, ср; • плотность потока излучения (освещенность), Вт/м2,
где S — площадь излучения, м2.
Оптические методы НК разделяют на три группы. В первую группу входят визуальный и визуально-измерительный методы, которые являются наиболее простыми и доступными, имеют наибольшее распространение и обязательны для применения при диагностировании технических устройств и объектов всех типов. Ко второй группе относятся фотометрический, денсиметрический, спектральный и телевизионный методы, которые 'основаны на результатах измерений с использованием электронных приборов. К третьей группе относятся интерферометрический, дифракционный, фазово-контрастный, рефрактометрический, нефелометрический, поляризационный, стробоскопический и голографический методы, использующие волновые свойства света и отличающиеся наивысшей точностью измерения — с точностью до десятых долей длины волны излучения, — но сложностью в реализации.
Выбор условий контроля должен сводиться к обеспечению нормальных условий освещенности контролируемого объекта, установлению требуемого режима работы и взаимного расположения объекта контроля и аппаратуры.
Схемы испытаний методами оптического вида контроля по ГОСТ 23479-79 приведены в табл. 3.1.
-
Особенности визуального контроля
Визуальный контроль изделий при техническом диагностировании производят с целью выявления изменений их формы, а также поверхностных дефектов (трещин, коррозийных повреждений, деформаций и др.) и выполняют, как правило, невооруженным глазом или с помощью лупы. Увеличение лупы должно быть 4...7-кратным при контроле основного материала и сварных соединений при изготовлении, монтаже и ремонте и до 20-кратного при техническом диагностировании. Приемником светового излучения при этом являются глаза человека, поэтому при организации визуального контроля необходимо учитывать особенности человеческого зрения.
Способ освещения | Схема испытаний | Области применения | |||||
В отраженном свете | | 1 3 | и | 2 | | Контроль поверхностных дефектов непрозрачных материалов, измерение линейных размеров | |
В проходящем свете | 1 | | 2 | | 3 | Контроль внутренних напряжений, наличия включений в прозрачных материалах, измерение линейных размеров | |
В рассеянном свете | | 1 3 4 | | 2 | | Контроль диффузно-отражающих изделий, обнаружение включений по методу темного поля, измерение блеска, цвета и яркости поверхности | |
Комбинированное освещение | 1 3 | \| и | 2 | | 1 | Контроль кристаллов, полупрозрачных материалов, анализ структуры и микрорельефа поверхности изделий |
Примечания: 1. Обозначения: 1 — источник излучения; 2 — объект контроля; 3 — приемное устройство; 4 — зеркальная составляющая отраженного потока.
-
Схема испытаний зависит от размера и формы объекта и выбирается с учетом оптимальных условий выявляемости конкретного типа дефектов. -
Параметры источника излучения (интенсивность, спектр, поляризация, пространственно-временное распределение интенсивности, степень когерентности) следует выбирать так, чтобы обеспечить максимальный контраст изображения.
Зрение является сложным явлением, включающим процессы фокусировки изображения на сетчатке, изменения диаметра зрачка, движения глаз при сканировании изделия, восприятия и обработки зрительной информации.
Оптическая система человеческого глаза состоит из роговицы, хрусталика, радужной оболочки и сетчатки. Основные преломляющие элементы глаза — роговица и хрусталик. Оптическая (преломляющая) сила роговицы почти постоянна. Хрусталик глаза представляет собой двояковыпуклую линзу переменной кривизны, которая проецирует изображение предмета на сетчатку глаза. За счет изменения кривизны хрусталика осуществляется наводка глаза на резкость.
Между роговицей и хрусталиком находится радужная оболочка с отверстием переменного диаметра — зрачком, который выполняет роль диафрагмы. При больших (дневных) освещенностях диаметр зрачка глаза равен 2...3 мм, а при низкой освещенности увеличивается до 6...8 мм.
В сетчатке, на которую фокусируется изображение, расположены светочувствительные клетки — палочки и колбочки. Палочки не различают цветов, но более светочувствительны, чем колбочки. При адаптации глаз с течением некоторого времени к низкой освещенности палочки позволяют отличить белую поверхность от черной при освещенности 10“ лк. Колбочки чувствительны к цветам, но перестают их различать при освещенности менее 10"2 лк. Поэтому при низкой освещенности люди цветнослепы. При большой освещенности выше 102...103 лк зрение является почти чисто колбочковым.
Палочки и колбочки распределены в сетчатке неравномерно. В соответствии, с этим поле зрения глаза можно разделить на три зоны:
-
зона четкого видения — центральная зона с телесным углом около 2°; -
зона ясного видения с полным углом зрения около 30° по вертикали и 22° по горизонтали, в пределах которой при неподвижном глазе возможно опознание предметов без различия мелких деталей; -
зона периферического зрения с полем около 150° по горизонтали и 125° по вертикали. В пределах этой зоны предметы не опознаются, но она имеет важное значение для ориентации человека в пространстве.
Каждый глаз при перекрытии зрительного поля воспринимает и передает в мозг наблюдателя картину независимо друг от друга. Изображения на двух сетчатках при этом немного отличаются. За счет этого предмет виден в трех измерениях, объемно. Способность объемного восприятия рассматриваемого предмета обоими глазами называется бинокулярным (стереоскопическим) зрением. Такое зрение по сравнению с монокулярным (одним глазом) обеспечивает более точную оценку расстояния, объема и формы предметов и более высокую чувствительность к различию яркости объектов. Способность раздельно различать по глубине детали объекта для невооруженного глаза составляет 5...10" для оптимальных условий наблюдения. При использовании специальных приборов (бинокулярных луп, стереомикроскопов и др.) разрешение по глубине повышается пропорционально их увеличению.
Работа мозга при визуальном контроле на самом деле очень велика и не ограничивается только способностью к бинокулярному зрению. Помимо получения на сетчатке глаза визуального изображения, необходимо еще провести обработку этого изображения в мозге. Исследования процессов опознания разных свойств зрительного изображения у человека показали, что его зрительная система (глаза — мозг) при опознании работает быстро и удачно только тогда, когда он тренировался в поиске и расшифровке интересующих его изображений и хорошо представляет себе те зрительные образы, которые он может обнаружить. Если же задача поиска и опознания непривычна, то он почти всегда решает их неудачно [17, т. 1, кн. 2].
Важнейшими факторами при визуальном контроле являются степень различимости дефектов и разрешающая способность зрения. 56
Степень различимости дефектов при их наблюдении зависит от контрастности, цвета, угловых размеров объектов, резкости их контуров и условий освещения, а также продолжительности рассматривания. Каждому из указанных свойств соответствует свой абсолютный порог различимости, ниже которого дефект не может быть виден, сколь бы благоприятны ни были условия наблюдения с точки зрения других свойств.
В видимой части спектра оптического излучения применяют систему единиц, соответствующую зрительному ощущению и спектральной чувствительности глаз человека. Световой поток Ф измеряется при этом в люменах (1 лм = 1,683 Вт для Х = 0,55 мкм), сила света /=Ф/со — в канделах (1 кд = 1 лм/ср), освещенность