Методы контроля состояния изделий

Определение доверительных границ

Обычно испытываемая группа машин или деталей является выборкой из большой партии (генеральной совокупности).

По результатам испытаний определяют параметры выборки, например среднюю наработку до отказа t_ср. Эта величина является оценкой средней наработки до отказа для генеральной совокупности.

С некоторой вероятностью можно утверждать, что действительное значение T_ср генеральной совокупности будет находиться внутри интервала, образованного верхней T_в и нижней Т_н границами, первая из которых будет больше, а вторая меньше, чем Т_ср.

Этот интервал и его границы называются доверительными, а вероятность попадания в этот интервал - доверительной вероятностью.

Чем шире этот интервал, тем больше вероятность того, что Т_ср попадет в него.

Вместе с тем, чем больше выборка, тем выборочная величина Т_ср будет ближе к соответствующей величине Тср генеральной совокупности.

Таким образом, доверительная вероятность α=(Т_н ≤Т_ср ≤Т_в).

Аналогично могут быть определены доверительные вероятности и для других параметров. Существуют методы подсчета доверительных границ для различных значений α и для различных законов распределения.

Обнаружение продуктов износа и загрязнений. Для выявления продуктов износа и загрязнений важен тот факт, что эти продукты переносятся с жидкостями, такими, например, как смазочные масла. В данном случае отбираются пробы или отложения и выполняется их анализ для определения объема, состава, вида и количества примесей. При активном методе анализа проб используются магнитные детекторы, программы спектрометрирования, различные виды рентгеновских лучей.

Флюоресценция в рентгеновских лучах. С помощью анализатора N940, используя явления флюоресценции в рентгеновских лучах, определяется состав элементов в твердых, жидких и порошкообразных пробах. Спектр получается при облучении образца изотопным источником рентгеновского излучения и последующим анализом специальным детектором. Усиленные импульсы детектора идут в амплитудный анализатор импульсов для элементного разделения, а затем поступают в счетчик с выходным цифровым четырехзначным табло на светодиодах. Если атомные номера интересующих нас элементов очень близки, то для получения более подробного разложения предусмотрена возможность включения фильтров.

Контроль коррозии. Так как коррозия есть электрохимический процесс, способы ее контроля основаны на измерении электрических токов, характерных для коррозионной активности.

Коррозиометр. Так называется прибор, который используется при мостовом методе измерения электрического сопротивления образца, утончающегося в результате коррозии.

Корратор. Определением сопротивления проводящей жидкости можно контролировать одновременно коррозию и питтинг.

Когда контрольный электрод поляризован от собственного свободного коррозионного потенциала небольшим приложенным напряжением V, анодная или катодная характеристика коррозионной реакции будет увеличена. Эти характеристики отличаются друг от друга. Для получения связи со скоростью коррозии токи (I_a для +V и I_c для -V) должны быть подставлены в следующую формулу:

(27)

где Ск - скорость коррозии; К — коэффициент пропорциональности.

Измерение сил. Силы можно измерять различными методами. Ниже приводятся некоторые сведения об этих методах.

Динамометр на основе упругих элементов. Сжимающие силы, приложенные к конструкции, могут быть измерены с помощью динамометра на основе упругих элементов. Нагрузка и этом передается цилиндрическим стержнем из специальной стали с наклеенным тензодатчиком и определяется переводом деформаций, измеряемых мостом Уинстона, в приложенную силу.

Кольцевой динамометр. Этот динамометр имеет традиционную кольцевую конструкцию, представляющую собой однородный гибкий элемент, выточенный из высокопрочной стали с ориентированной структурой. Деформации кольца регистрируются миниатюрным индуктивным датчиком смещения с нулевым трением, большой разрешающей способностью и электрическим выходом.

При линейной связи между нагрузкой и смещением можно считывать прикладываемую нагрузку непосредственно с показывающего прибора. Такой датчик может быть использован при сжимающей и растягивающей нагрузке как в динамике, так в статике.

Гидрофоны на основе турмалина. Их используют для измерения волн давления в жидких средах без внесения изменения в волновой фронт. Эти гидрофоны имеют встроенный диск из пьезоэлектрика - турмалина. Их конструкция стоит из одного, двух или четырех элементов, причем каждый измерительный пьезоэлектрический столбик покрывается изоляцией и монтируется без ухудшения частотных свойств диапазона измеряемого давления.

Тензодатчики. Напряжение и относительная деформация конструкции, к которой прикреплен тензодатчик, будут вызывать пропорциональное изменение сопротивления проволоки, используемой для изготовления датчика.

Чувствительность тензодатчика может быть найдена из соотношения, связывающего изменение сопротивления и относительной деформации,

∆R = R(GF) ∆L/L (28)

где R - сопротивление, Ом; L - длина провода; GF - эталонный фактор, зависящий от материала и геометрии датчика. Относительная деформация связана с напряжением через модуль Юнга

∆L/L = f/E (29)

где E - модуль Юнга; f - приложенное напряжение.

Контроль газовых утечек. Плотность может быть проверена, во-первых, по запаху. Для этого закачивают газ-индикатор в предварительно подготовленные блоки оборудования или применяют специальную «бомбу», в которую помещают испытуемое оборудование, подают в нее газ-индикатор и по просачиванию газа через неплотности определяют протечки. И, во-вторых, с помощью колпака. В этом случае оборудование помещают под колпак, из-под которого откачивают воздух. Протечки газа указывают на неплотные места в проверяемых элементах.

Трубки Ауэра для определения газов. Воздух засасывают через трубку контрольного прибора, который содержит химические реагенты, чувствительные к определенным газам. Таким путем могут быть определены этиловый, метиловый, пропиловый, изопропиловый спирты, аммиак, бензол, хлор, бром, пропан, бутан, ацетилен, двуокись углерода, окись углерода, этилен. Для других газов - окиси азота, двуокиси азота, перхлор-этилена, трихлорэтилена, фосфина, двуокиси серы, сернистого углерода, толуола, бромистого этила и др.- применяются трубки с другими реагентами.

Отобранные пары производят характерное обесцвечивание реагента детекторной трубки. Длина обесцвеченной части реагента является указателем концентрации вещества в пробе воздуха. У большинства трубок концентрация считывается со шкалы, нанесенной на трубку.

Измерение теплопроводности газов. Изменение теплопроводности при протечках газа в малый объем является основой для контроля утечек таких газов, как водород, гелий, метановые углеводороды, хладагенты, двуокись углерода, аргон и т. д. В сущности, этот метод подходит для любого газа, теплопроводность которого отличается от теплопроводности воздуха.

Датчик утечек хладагента. В качестве датчика используется платиновый нагревательный элемент, так как он реагирует с галогенными газами и чувствителен к утечкам хладагента до величины 1·10^-6 см·с^-1. Устройство подключается к электросети и прогревается, в результате нить накала приобретает какую-то среднюю температуру. Обычно устройство снабжается звуковым индикатором, тон которого при обнаружении утечки возрастает в сторону высоких частот.

Устройство для контроля токсичных газов. Наличие таких газов, как хлор, цианистый водород и сернистый водород, можно контролировать, а также определять их концентрацию с помощью устройства аварийной сигнализации. Устройство для контроля имеет два электрода, которые погружены в электролит, заключенный в пористую стеклянную камеру. Центральный электрод обеспечивает эталонный уровень, а внешний электрод дает сигнал, величина которого пропорциональна концентрации газа.

Контроль утечек ультразвуком. Наличие протечек в пневматических системах может быть определено с помощью ультразвукового детектора, который дает визуальную индикацию протечки, а также фиксирует ее звуковым сигналом. Этот детектор - простое переносное устройство небольших размеров, разработанное для определения протечек газа и воздуха как в вакуумных системах и сосудах, так и в системах, находящихся под давлением. Протечки газа вызывают широкий спектр ультразвуковых колебаний, звуковая энергия которых в основном располагается в области частоты, слишком высокой для человеческого уха (около 40 кГц). Эти колебания можно уловить с помощью соответствующих микрофонов, усилителей и индикаторов даже при значительном шуме от других источников.

Дисперсионный инфракрасный анализ газов. Протечки и загрязнения могут определяться с помощью газовой камеры с переменной длиной прохождения светового пучка. Так можно определять малые концентрации органических паров, таких как мономеры хлорвинила. Однолучевой анализатор использует источник света из нихромовой проволоки, энергия которого направляется через прерыватель и узкополосный интерференционный фильтр на щель.

Прерываемые монохроматические лучи проходят через камеру, где длина пути, т.е. расстояние, проходимое инфракрасной энергией в анализируемой среде, может регулироваться от 0,75 до 20,25 м ступенчато по 1,5 м с помощью контрольной рукоятки. Выходной луч попадает затем на пироэлектрический детектор, который производит электрические сигналы, пропорциональные излучаемой энергии.

Контроль загрязнения воздуха. Нарушения процесса сгорания ведут к загрязнению окружающей среды. Таким образом, контроль загрязнений воздуха может являться индикатором эксплуатационных дефектов оборудования.

Контроль с помощью инфракрасного излучения. Здесь используются два одинаковых нихромовых источника инфракрасного излучения. Лучи от нитей накала проходят через параллельные камеры; один луч пересекает камеру с исследуемым газом, другой - камеру с чистым воздухом. Прошедшее через камеры излучение направляется в одну и ту же детекторную камеру. Прерыватель, расположенный между источниками, попеременно задерживает излучение в измерительную и эталонную камеры. Когда энергия лучей становится одинаковой, от каждого луча в камеру детектора проходит одинаковое количество излучения. Анализируемый газ, попадая в измерительную камеру, поглощает и уменьшает излучение, падающее на детектор. Следовательно, лучи становятся неравны, излучение, проходящее в детектор, изменяется в такт с изменением энергии падающих лучей. Падающая энергия вызывает расширение газа в камерах детектора. Это движение газа воздействует на мембрану, а значит на емкость конденсаторного микрофона, который в свою очередь, дает электрический сигнал, пропорциональный разнице в энергии двух лучей. Усиленный сигнал подается на измеритель и регистрирующий потенциометр.

Контроль с помощью каталитического окисления. Основу контролирующего устройства, использующего эффект изменения электрического сопротивления, сопутствующий каталитическому окислению, составляет четырехэлементная мостовая схема. Каждое плечо моста состоит из маленького керамического шарика, закрепленного на спиральной нити накала, или так называемого детектора Пеллемента. Два детектора инертны, еще два покрыты катализатором. Когда контролируемая проба проходит катализированные звенья, горючее окисляется на их поверхности, увеличивая температуру и, следовательно, его электрическое сопротивление. Это нарушает равновесие моста, что дает выходное напряжение, пропорциональное концентрации горючих веществ в пробе.

Контроль наличия углеводородов. Для определения наличия углеводородов может использоваться анализатор, применяемый для определения и измерения примесей в автомобильном выхлопе, газовых магистралях, топливе, аэрозолях, малярных мастерских, при утечках хладагентов и т. д.

Контроль наличия в воздухе газов и паров. Анализатор, который сначала был разработан для осуществления постоянного аварийного контроля наличия газов и паров, может определять мельчайшее содержание их в воздухе или газовой струе.

Контроль парциального давления кислорода. Концентрацию чистого кислорода в отработанном газе можно измерить без использования системы отбора газа при помощи регистратора Хагена. Это устройство имеет электрохимический элемент, выходное напряжение которого логарифмически возрастает при уменьшении содержания кислорода. Поскольку отбор газа отсутствует, процесс измерения занимает миллисекунды.

Хемилюминесцентный контроль загрязнений. Химические реакции образуют хемилюминесценцию, типа получаемой при воздействии воздуха на фосфор. Это явление использовано в методе фотоумножения для контроля небольших содержаний газов.

Контроль дымности. Обычно контролирующее устройство включает в себя источник излучения, приемник и контрольный блок. Излучатель посылает луч света вдоль выхлопной трубы. Количество света, которое проникает сквозь дым, является мерой его плотности.

Контроль перегрева обмотки генератора. Местный перегрев, результатом которого является разрушение изоляции, - частая причина отказов генераторов. Такой перегрев может быть обнаружен улавливанием продуктов термического распада органических материалов.

Контроль загрязнения жидкости. Постоянную проверку качества воды можно осуществлять с помощью многоканального анализа физических и химических свойств воды (наличие растворенного кислорода, pH и прозрачность).

Контроль выполняется с помощью специально разработанных чувствительных датчиков, которые обеспечивают входной сигнал для соответствующих модулей. Такие модули усиливают и линеаризуют сигнал от датчика.

Контроль плотности жидкости. Контроль плотности жидкости заключается во взвешивании полностью погруженного груза известной плотности.

Контроль плотности отстоя. Ультразвуковой прибор, изготовляемый фирмой «Роналд Трист Контрол ЛТД», включает ультразвуковой датчик и электрический блок контроля. Датчик герметичен и содержит отделенные друг от друга пьезоэлектрический кристаллический передатчик и приемник. Контрольный блок вырабатывает электрический импульс, который преобразуется передатчиком в ультразвуковой сигнал. Если промежуток между приемником и передатчиком заполнен жидкостью, ультразвуковой сигнал достигает приемника и подается на контрольный блок, где усиливается. Если в промежутке присутствует осадок, сигнал задерживается. Таким методом можно контролировать отложения типа каолина, металлических окислов и т. д.

Дата добавления: 2014-11-29