Спосіб теплового контролю прихованих дефектів покриттів аеродромів та автострад

Реферат: UA 74764 U UA 74764 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі експлуатації та ремонту покриттів аеродромів та автострад. Спосіб призначено для виявлення прихованих дефектів покриттів аеродромів та автострад шляхом реєстрації термограм їх поверхні. Протягом доби покриття зазнає змінної теплової дії навколишнього середовища. Це призводить до виникнення вертикальних теплових потоків перемінного напрямку і, відповідно, змін температури поверхні покриття. Якщо покриття однорідне, температура його поверхні буде однорідною, а при наявності прихованих дефектів у вигляді зон із відмінною теплопровідністю (порожнини, кришення тощо) теплові потоки зустрічають на своєму шляху перепони, і це призводить до виникнення на поверхні температурних аномалій, які є ознаками наявності прихованих дефектів. Спостереження та розшифровка таких аномалій на термограмі є змістом контролю. Відомі способи контролю прихованих дефектів аеродромних та дорожніх покриттів, які базуються на особливостях їх теплових полів. Так, наприклад, в роботі [1] розглянуто застосування тепловізора визначення повітряних порожнин під бетонним покриттям, в роботі [2] описано застосування теплового методу контролю асфальтобетонних покриттів аеродромів та автострад. Найближчий аналог є спосіб теплового контролю прихованих дефектів аеродромних та дорожніх покриттів, який передбачає дистанційну реєстрацію термограм покриття в процесі руху уздовж поверхні при розташуванні пристрою на рухомому наземному носії (як носій може виступати автомобіль, електрокар тощо) та аналіз цих термограм з метою виявлення ознак наявності прихованих дефектів [3]. На Дод. 1 схематично показано формування на поверхні покриття поля зору тепловізора, позначеного літерами А, В, С, D. Об'єктив тепловізора міститься в точці О, на висоті OG над поверхнею Його оптична вісь ОН ділить навпіл вертикальний кут поля зору FOE. Лінійні розміри поля зору залежать від кута нахилу оптичної осі HOG, висоти OG горизонтального COD та вертикального FOE кутів поля зору тепловізора. Як приклади можна навести кути полів зору сучасних матричних тепловізорів NEC San-el Instruments серії ТН-9100, який має поле обзору 27,7° (Г)×16,4° (В) та САМ™Р65-24°×18° [4]. Поле зору тепловізора складається з полів зору окремих його елементів - приймачів матриці, якими визначається кутова розв'язуюча здатність тепловізора. Максимальна кутова розв'язуюча здатність сягає 1 м.рад (0°, 057). На Дод. 2 показано поле зору одного елемента матричного приймача (для зручності побудови ескізу масштаб не додержується),  - кут нахилу лінії візування ОВ, 2 - кут поля зору окремого приймача матриці (одного елемента матриці), h – висота. Очевидно, що поле зору на поверхні має форму еліпса з осями АС та ED. Із збільшенням кута  розміри поля зору швидко зростають, що призводить до відповідного зменшення розв'язуючої здатності тепловізора. Тому, як показують розрахунки і підтверджено практикою, для ефективного теплового контролю кут нахилу лінії ОВ обмежений 70° - відповідно - відстань ефективного контролю - 810 метрами відстані від тепловізора [5]. Найближчий аналог має такі недоліки: виграш у ширині смуги контрольованої поверхні за рахунок спрямування поля зору тепловізора під прямим кутом до напрямку руху з одночасним збільшенням кута нахилу лінії візування не виправдує себе, тому що ця ширина, по-перше, жорстко обмежена умовою збереження просторової розв'язуючої здатності по усій площі поля зору, і по-друге, при цих обмеженнях продовжний та поперечний розміри поля зору мало відрізняються, для автострад напрям поля зору тепловізора перпендикулярно напрямку руху призводить до збільшення ширини смуги, яка становиться недоступною для іншого транспорту під час процесу контролю, обробка інформації з метою приведення до єдиного масштабу термограм, побудованих за законом перспективи, недоцільне, тому що таке виправлення не покращує розв'язувальну здатність пристрою, втім вимагає спеціальної бортової ЕОМ, отже ускладнення комплексу апаратури. Задачею є збільшення просторової розв'язувальної здатності пристрою, зменшення ширини смуги автостради, яка недоступна під час контролю для іншого транспорту та усунення недоцільної обробки інформації. Задача вирішується тим, що поле зору тепловізора спрямоване в бік руху носія (як це показано на кресленні), кут нахилу лінії візування (позначений на кресленні літерою s) обмежений величиною, при якій просторова розв'язуюча здатність тепловізора на контрольованій поверхні не менша за мінімально допустиму (в даному разі 2 см), застосовується матричний тепловізор з телевізійною розгорткою кадрів, запис теплового поля виводиться безпосередньо на екран оператора та в довготривалу пам'ять комп'ютера без попередньої корекції. 1 UA 74764 U 5 10 15 20 25 Схематично процес реєстрації термограм виглядає наступним чином на кресленні). Наземний носій 1 з тепловiзором 2, поле зору якого, позначене літерами А, В, С, D спрямоване в напрямку руху носія при нахилі лінії візування тепловізора КН на кут s, куті поля зору АОВ (в горизонтальному напрямку) та FOE (в вертикальному напрямку) посувається уздовж контрольованої смуги, позначеної пунктирними лініями L та М. Оператор 3 спостерігає на екрані тепловізора зображення теплового поля і здійснює керування режимом роботи тепловізора. Одночасно відбувається запис теплового поля в довготривалу пам'ять тепловізора. В подальшому цей запис вводиться в оперативну пам'ять комп'ютера для подальшого аналізу. Внаслідок цих змін спосіб має наступні переваги перед найближчим аналогом. В полі зору оператора знаходиться лише та частина поверхні, на якій тепловiзор забезпечує задовільну для виявлення можливих дефектів розв'язуючу здатність, отже збільшується якість контролю; значно звужується смуга, яка під час контролю закривається для транспортних засобів; не перетворюється вигляд запису теплового поля і тому усувається спеціальна бортова ЕОМ. Джерела інформації: 1. Горбунов В.И. и др. Обнаружение воздушных полостей под бетонным покрытием тепловым методом. - Дефектоскопия. 1980. - № 11. - С. 109-111. 2. Епифанцев Б.Н., Гефле Г.X., Мацкевич В.С. Применение теплового метода для контроля качества асфальтобетонных покрытий аэродромов и автострад. Тепловидение. М.: МИРЭА, 1984. - С. 134-159. 3. Дмитриев Н.Н. Основы контроля и диагностики аэродромных покрытий. - К.: УТУ, 1998.240 с. 4. Дмитриченко М.Ф., Дмитрієв М.М., Деркачов О.Б., Долгов Є.Б. Неруйнівний тепловий контроль автомобільних шин. К.: Знання України, 2007.-151 с. 5. Дмитрієв М.М., Папченко О.М., Деркачов О.Б. Дослідження перешкод адекватному відображенню на термограмах аеродромного покриття їх дійсної температури. Проблеми транспорту. Збірник наукових праць. Випуск 7. НТУ-Київ.-2010. - С. 61-66. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб теплового контролю прихованих дефектів покриттів аеродромів та автострад, який передбачає дистанційну реєстрацію термограм покриття в процесі руху уздовж поверхні при розташуванні пристрою на рухомому наземному носії та аналіз цих термограм з метою виявлення ознак наявності прихованих дефектів, який відрізняється тим, що поле зору тепловізора спрямоване в бік руху носія, кут нахилу лінії візування обмежений величиною, при якій лінійна розв'язуюча здатність тепловізора на контрольованій поверхні не менша за мінімально допустиму, застосовується матричний тепловізор з телевізійною розгорткою кадрів, запис теплового поля виводиться безпосередньо на екран тепловізора та в довготривалу пам'ять комп'ютера без попередньої корекції. 2 UA 74764 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3