Пристрій для неруйнівного контролю стану діелектричного покриття на металічних підкладках

Пристрій відноситься до неруйнівних способів контролю матеріалів та виробів з них і може бути використаним для випробувань та діагностики якості виробів із полімерних композиційних матеріалів та з зовнішніми діелектричними покриттями на металічних підкладках. Відомий пристрій для неруйнівного контролю діелектричних покриттів на металічних підкладках [1], який включає блок живлення, високовольтний трансформатор, безконтактний пороговий ключ у вигляді послідовно з'єднаних тиристору і RC- двополюсника з регулюємим резистором і щуп, між яким та контрольованим виробом у випадку порушення суцільності діалектричного покриття створюється розряд внаслідок електроіскрового пробою, який фіксує стрілочний прилад постійного струму. Недоліком відомого пристрою є недостатня достовірність виявлення дефекту через вимірювання постійної складової розряду стрілочним приладом в зв'язку з коливанням в широких межах напруги на первинній обмотці трансформатора та нестабільність роботи тиристорного ключа за вибраною схемою запуску. Окрім того, використання пристрою потребує великі втрати часу при контролі крупногабаритних виробів. Найбільш близьким по суті та отриманому технічному результату є електроіскровий імпульсний детектор суцільності [2], який містить в своєму складі блок живлення, блок розрядника, генератор синхроімпульсів, логічний И элемент, високовольтний трансформатор, зондуючий електрод, дискримінатор сигнал-перешкода, логічну чарунку пам'яті , блок вихідних виконавців та елемент затримки. В процесі контролю на зондуючому електроді активується імпульс високої напруги, який або тільки заряджає діелектрик контрольованого покриття (коли воно в нормі),або в процесі заряду ініціює загоряння Вольтової дуги (при наявності дефектів). Брак у покритті фіксують за індикатором споживання енергії, тому що при цьому здійснюється замикання зондуючого електроду на землю. Для зменшення розсіяння енергії в Вольтовій дузі логічний нуль з інверсного виходу чарунки пам'яті зразу ж блокує розряд накопичувача і дуга гасне. Недоліком цього пристрою є можливість пошкодження покриття шляхом збільшення розмірів дефекту під впливом Вольтової дуги, недостатня чутливість для виявлення дефектів типа замкнутих пор, досить великі витрати часу на проведення контролю за допомогою щупа з малою поверхнею контакту з виробом, а також, немож ливість виділення та виводу всієї корисної інформації про покриття, яке контролюється. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення пристрою шляхом покращання конструкції зондуючого електроду для створення свічення тільки у дефектних місцях покриття замість Вольтової дуги та оптимізації схемного рішення з дозування енергії збудження високовольтного трансформатора для забезпечення стабільності газорозрядного свічення, яке виникає при наявності дефекту. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для неруйнівного контролю стану діелектричного покриття на металічних підкладках, який містить блок живлення, ключовий елемент у вигляді ємності та тиристора, високовольтний трансформатор, з виходом якого з'єднаний зондуючий електрод, згідно корисної моделі, додатково має елемент дозування та стабілізації кількості енергії на вході високовольтного трансформатора, світлозахисну камеру з вікном спостереження, яка закриває зондуючий електрод, виконаний з N ніхромових дротин діаметром 0,16мм, закріплених на прямокутній прозорій діелектричній пластині хрест-навхрест симетрично відносно головних осей пластини, а кількість дротин та відстань між ними вибрана згідно з рядом Фібоначчі 1,2,3,5,8,13,21...., при цьому, елемент дозування та стабілізації кількості енергії на вході високоволь тного трансформатора містить варісторний стабілізатор, релаксаційний генератор, стабілізатор для релаксаційного генератора, а пластина зондуючого електрода виконана скляною і має товщину 1,618мм та розміри сторін, які складають 0,618 відносно стандартних розмірів кадру фотоплівки 24´36мм. Використання заявленого пристрою дозволяє забезпечити необхідну чутливість та достовірність контролю, виключити будь-яку можливість пошкодження покриття , зменшить витрати часу на контроль. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі та технічним результатом, що досягається, спостерігається на основі схемного рішення збудження високовольтного трансформатора та на основі конструктивних особливостей електрода для візуалізації дефектів в покриттях, які контролюються. Дозування енергії, яка поступає на первинну обмотку трансформатора, стабілізує параметри газорозрядних процесів у дефектних зонах покриття, виключаючи мож ливість появи вольтової дуги та забезпечуй наявність свічення і у дефектів закритого типу та не шкодить покриттю. Це дозволяє збільшити достовірність контролю, яка є визначальним параметром для неруйнівного контролю, тому що при відсутності дозування енергії, яка поступає на первинну обмотку трансформатора, на електроді буде мати місце неконтро ль ована підс илена високоволь тна напруг а. Т ак, пр и відхиленні напруги на первинній обмотці на десять вольт, у вторинній обмотці ми будемо отримувати коливання в декіль ка кіловоль т. Для стабілізації кількості енергії, яка поступає в високовольтний трансформатор, вводиться елемент дозування та стабілізації кількості енергії на вході високовольтного трансформатора, який забезпечує подачу на зондуючий електрод високочастотних імпульсів високої напруги. Цей елемент дозування реалізується у вигляді: - схеми з варисторним с табілізатором, який обмеж ує відповід ним значенням та забезпечує постійну величину напруги на розрядній ємності тиристорного ключа; - схеми з низьковольтним стабілізатором, що забезпечує живленням релаксаційний генератор, який дає форсуюче включення тиристору та забезпечує його максимальну швидкодію. З метою отримання найбільш можливої зони контролю та найбільшої кількості інформації про розрядні процеси, що відбуваються між зондуючим електрод та покриттям, та про випромінювання від матеріалу покриття, зондуючий електрод виконаний о птично прозорим, що дозволяє забезпечити візуалізацію випромінювання та розрядів, які відбуваються в матеріалі покриття під електродом. У діелектричнім покритті під впливом високовольтного електричного поля у кожний момент здійснюється розподілення зарядів, і на поверхні покриття створюється потенціальний бар'єр, який відповідає розподілу напруг в покритті в залежності від наявності окремих включень, дефектів, які мають різну діелектричну проникність. Усе це сприяє можливості фіксування змін у стані покриття та безпосереднього його спостереження шляхом руху оптично прозорим електродом по поверхні виробу. Спостереження може здійснюватись оком оператора через тубус, який захищає його від зовнішніх світлових потоків, або будь-яким світлочутливим приладом, а саме: фотоапаратом плівковим або цифровим, відеокамерою тощо. З метою можливості прив'язки оптична-прозорого електрода до плівкового фотоапарата та для дотримання оптимальності зв'язку з картинкою свічення, яка отримується цим електродом, його розміри вибирають рівними за величиною сторін - 0,618 від розмірів стандартного кадру фотоплівки та за товщиною -1,618мм, що відповідає золотим числам. При виході за межі оптимальних значень розмірів електроду різко зменшується якість зображення і однозначно достовірність контролю. Для забезпечення оптималь ного збудження електромагнітного поля в матеріалі покриття електрод виконується з ніхромових дротин діаметром кратним золотому числу 1,618, тобто 0,16мм. Кількість ніхромових дротин та відстань між ними вибирається згідно ряду Фібоначчі -1,2,3,5,8,13,21… Сутність корисної моделі, що заявляється, пояснюється кресленнями, приведеними на Фіг.1,2,3,4,5,6. Загальна блок-схема пристрою подана на Фіг.1, де 1-блок живлення, 2- варисторний стабілізатор, 3стабілізатор для релаксаційного генератора, 4 - релаксаційний генератор, 5-тиристорний ключ, 6,7-первинна та вторинна обмотки високовольтного трансформатору, 8-струмообмежуючий резистор, 9 - зондуючий електрод, 10-світлозахисна камера, 11-вікно спостереження, 12-металічна підкладка (стінка виробу), 13- діелектричне покриття. На Фіг.2,3,4,5,6 приведені схеми розташування ніхромових дротин на пластині зондуючого електрода, при їх кількості при N=1,2,3,5,6, відповідно. Пристрій працює таким чином. Світлозахисну камеру 10, яка невід'ємно з'єднана з електродом 9, накладають на покриття, яке контролюють. Потім пристрій підключають до мережі живлення через блок живлення 1, який має випрямлювач, з якого напруга подається через варисторний стабілізатор 2 на розрядну ємність тиристорного ключа 5 та на стабілізатор релаксаційного генератора 3. Імпульси напруги на обмотці 6 збуджують у вторинній обмотці 7 затухаючі коливання за частотою 200кГц та началь ною амплітудою 30Кв, які подають на електрод 9, при цьому, на діелектричне покриття ,яке контролюється, впливає високовольтне електричне поле і при наявності дефектів спостерігається поява свічення, яке фіксується візуально або за допомогою фотоапарата чи телекамери скрізь вікно 11. Заявлений пристрій було випробувано при здійсненні неруйнівного контролю якості зразків з одношаровим та двошаровим діелектричним сублімуючим покриттям типа ТТП-БСС(Л) та ТТП-БС(Л) товщиною від 0,5 до 6,0мм. Були виявлені штучно створені в покриттях дефекти типу розшарувань діаметром 2мм і більші, а також натуральні тріщини, сколи та інше. Таким чином, заявлений пристрій дозволяє візуалізувати дефектні зони, забезпечити необхідну чутливість контролю та зменшити втрати на час його проведення. Джерела інформації 1 .Авторське свідоцтво СРСР №426181,G01N 27/62,1974. 2. Патент Російської Федерації №2091784, G01N 27/61,1997.