Стаднюк, Е. И.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

173    Список информационных источников  1. В.П. Вавилов Инфракрасная термография и тепловой контроль. – М.: ИД Спектр, 2009.-544с. 2. В.П. Вавилов Тепловые методы неразрушающего контроля: Справочник. М.: Машиностроение, 1991. – 264 с. 3. Вавилов В.П., Гринцато Э., Бизон П., Маринетти С. Обнаружение коррозии в стальных  изделиях  с помощью динамической ИК термографии // Дефектоскопия. 1994, № 9. – C. 56-65.  РАДИОВОЛНОВОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ ИНОРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В ТРУБОПРОВОДАХ  Стаднюк Е.И. Томский политехнический университет, г. Томск Научный руководитель: Шиян В.П., к. ф-м.н., доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества  Своевременная диагностика технического состояния трубопрово-дов позволяет предупреждать аварийные ситуации, связанные с повреждениями трубопроводов в процессе их эксплуатации и минимизировать затраты на ремонтно-восстановительные работы.  Известен ряд способов получения информации о состоянии линейной части магистрального трубопровода, но они не позволяют получать информацию о состоянии магистрального трубопровода в совокупном виде и обладают низкой оперативностью. Повышения достоверности и точности полученных результатов НК можно добиться за счет применения дополнительных методов, в частности, для обнаружения инородных объектов (ИО) в трубопроводах предлагается применять радиоволновой метод контроля. Суть метода состоит в зондировании линии передачи (трубопровода-волновода) СВЧ импульсом наносекундной длитель-ности с последующей фиксацией времени прохода отраженного от неоднородности импульса к входному концу волновода. Для демонстрации СВЧ метода был разработан лабораторный макет, структурная схема которого приведена на рис.1.  174     Рис. 1. Структурная схема лабораторного макета: 1 – модулятор импульсов; 2 – СВЧ генератор; 3 – ферритовый вентиль;  4 – циркулятор; 5 – трансформатор типа волны; 6 – труба; 7 – инородный объект (ИО); 8 – согласованная нагрузка; 9, 10 – детектор; 11 – осциллограф.  Сформированный генератором 2 импульс наносекундной длитель-ности через ферритовый вентиль 3 поступает в плечо I циркулятора 4 и далее через плечо II циркулятора, трансформатор типа волны 5 поступает в контролируемую трубу 6 (  С детектора 10 огибающая падающего импульса подается на запуск развертки осциллографа 11. Отраженный от ИО 7 импульс возвращается в плечо II циркулятора, через плечо III проходит в согласованную нагрузку 8 и поглощается в ней. С детектора 9 огибающая отраженного импульса подается на устройство 11, формируя временную метку, отстоящую от начала развертки на время . Это время равно пробегу СВЧ импульса до ИО и обратно. Расстояние от точки ввода СВЧ импульса в трубу до ИО определяется по формуле  где  – скорость распространения СВЧ импульса по трубе. Скорость распространения СВЧ импульса в трубе рассчитывается по формуле  где  – рабочая длина волны, м;  – скорость распространения ЭМВ в свободном пространстве, м/с; – критическая длина волны, м. С целью проверки работоспособности лабораторного макета было проведено несколько экспериментов. 175    На первом этапе были исследованы параметры зондирующего импульса. Для этого между трансформатором типа волны 5 и трубой 6 был помещен металлический отражатель (закоротка). По итогам эксперимента амплитуда импульса составила . Длительность импульса на уровне напряжения 50 % от амплитуды равна  Осциллограмма зондирующего импульса приведена на рисунке 2.   Рис.2. Осциллограмма зондирующего импульса  Затем были измерены параметры импульса отраженного от конца трубы закороченной металлическим отражателем. В этом случае амплитуда отраженного импульса составила  Осциллограмма отраженного импульса приведена на рисунке 3.  Рис. 3. Осциллограмма рефлекторного импульса от металлического отражателя Яркостная метка №1 соответствует положению зондирующего импульса, а метка №2 – отраженному. Временной интервал между двумя этими импульсами составил .  Скорость распространения СВЧ импульса и расстояние до отражателя рассчитали по формулам 1 и 2.  Абсолютная погрешность измерения составила  176    На следующем этапе работы был поставлен эксперимент по обнаружению имитаторов ИО (№1 – металлический объект, №2 – лёд). Имитаторы ИО помещались на расстоянии одного метра от начала трубы. Осциллограммы отраженных импульсов от имитаторов ИО №1 и №2 приведены на рисунках 4 и 5.   Рис. 4. Осциллограмма отраженного импульса от имитатора ИО №1 Временной интервал между зондирующим импульсом и импульсом от ИО составил  Рассчитали расстояние до ИО.  Абсолютная погрешность измерения составила    Рис. 5. Осциллограмма отраженного импульса от имитатора ИО №2  Временной интервал между зондирующим импульсом и импульсом от ИО составил  Рассчитали расстояние до ИО.  Абсолютная погрешность измерения составила  По итогам проведенных испытаний можно с уверенностью говорить о высокой степени работоспособности лабораторного макета. В данных экспериментах основной погрешностью измерений является погрешность в измерении временных интервалов. Данная 177    погрешность относится к субъективной и обусловлена индивидуаль-ными особенностями оператора. Для её устранения предлагается использовать высокоточное устройство для непосредственного измерения временных интервала и передачи данных на ПК.  Список информационных источников  1.Лебедев, И. В. Техника и приборы СВЧ: учебник для вузов / И. В. Лебедев; под ред. Н. Д. Девяткова. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Высшая школа, 1970-1972. 2.Коровин, К. А. Метод определения местоположения инородных объектов в газопроводе / К. А. Коровин, В. П. Шиян //Качество – стратегия XXI века: материалы XIV Международной научно-практической конференции / Томский политехнический университет (ТПУ); Академия проблем качества России (АПК РФ), Томское отделение. — Томск: Изд-во ТПУ, 2009. — с. 147-150.  КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫХ СИГНАЛОВ В ЗАДАЧЕ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ  Степанова К.А., Баринов А.В. Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург Научный руководитель: Кинжагулов И.Ю., к.т.н., доцент кафедры измерительных технологий и компьютерной томографии  Успехи современного материаловедения способствуют созданию новых конструкционных материалов, определенные виды которых находят широкое применение в ракетно-космической технике и машиностроении. При производстве изделий из данных материалов необходимо осуществлять контроль их физико-механических характеристик. В некоторых случаях в результате несоблюдения заданных режимов при изготовлении изделий возможны появления различных дефектов, являющихся концентраторами напряжений и  ухудшающие физико-механические свойства материала. Также в результате долгой эксплуатации изделий в конструкционных материалах происходят необратимые изменения механических свойств – их деградация. Своевременная оценка степени этих изменений позволяет оценить остаточный ресурс работы оборудования. 

Радиоволновой метод определения местоположение инородных объектов в трубопроводах

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University