Неразрушающий экспресс-контроль дефектов керамической плитки по параметрам СВЧ поля

• Автор: Распопов, Андрей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1. Методы и средства неразрушающего контроля строительных материалов и изделий

1.1. Методы и средства измерения электрофизических параметров строительных материалов и изделий
1.2. Методы и средства измерения отражающих характеристик строительных материалов и изделий
1.3. Методы и средства контроля строительных материалов и изделий, использующие поляризацию электромагнитного поля

1.4. Анализ методов и средств контроля строительных материалов и изделий

Выводы
2. Исследование метода неразрушающего контроля дефектов керамической плитки по параметрам СВЧ поля
2.1. Расчет электрофизических параметров керамической плитки по ее отражающим свойствам

2.2. Отражающие свойства керамической плитки при электромагнитном зондировании

2.3. Расчет элементов матрицы рассеяния керамической плитки Выводы

3. Техническая реализация метода неразрушающего контроля дефектов керамической плитки по параметрам СВЧ поля
3.1. Измерительный комплекс для неразрушающего контроля дефектов керамической плитки
3.2. Методика калибровки измерительного комплекса
3.3. Методика измерений и определения параметров СВЧ поля измерительным комплексом

3.4. Программный интерфейс измерительного комплекса
3.5. Методика определения точности измеряемых величин
Выводы
4. Экспериментальные исследования по обнаружению дефектов керамической плитки
4.1. Методика проведения экспериментальных исследований
4.2. Экспериментальные измерения амплитудно-фазовых параметров
электромагнитного поля
4.3. Расчет элементов матрицы рассеяния по результатам измерений
4.4. Измерение отражающих характеристик плитки и различных физических параметров
4.5. Исследование возможности определения дефектов керамической
плитки от их линейных размеров
Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1. Листинги программ
Приложение 2. Результаты экспериментальных исследований керамической плитки
Приложение 3. Эффективность экспертной системы при решении задачи «Определение типа дефекта» для некоторых физических величин
Приложение 4. Акт внедрения результатов научных исследований в учебный процесс
Актуальность темы. Эффективность производства напрямую зависит от качества измерительных приборов, обеспечивающих ход технологического процесса. Вместе с тем, на отечественных заводах по производству керамической плитки практически отсутствуют средства бесконтактного экспресс-контроля готовой продукции. Это обстоятельство стимулирует поиск новых надежных методов и средств бесконтактного неразрушающего контроля (НК) строительных материалов и изделий (СМиИ), в частности, керамической плитки.
Даже в соответствии с государственным стандартом /1/ отсутствуют требования к автоматизации методов испытаний керамических плиток. Для подтверждения этого, приведем следующую цитату /1/: «...контроль внешнего вида плитки осуществляют визуально на расстоянии не более 1 м от глаза наблюдателя при рассеянном искусственном свете... Наличие невидимых трещин определяют на слух путем простукивания... показатели внешнего вида плиток контролируют штангенциркулем...».
Естественно, что такой НК при поточном производстве плитки требует больших затрат ручного труда, малопроизводителен и неэффективен. Кроме того, достоверность его результатов субъективна, так как зависит от самочувствия, опыта и добросовестности контролеров. В этой связи актуальность разработки методов и средств автоматического НК не вызывает сомнений.
Цель и задачи исследования. Целью работы является техническая реализация метода экспресс-контроля дефектов керамической плитки по параметрам сверхвысокочастотного (СВЧ) поля.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
- проведение анализа существующих методов и средств НК;

СВЧ генератор 1 (длина волны - 3 см) выполнен на диоде Ганна и имеет габаритные размеры 55*33*20 мм. Ортогональные линейно-поляризованные каналы 2, 3 представляют волноводные тракты сечением 23*10 мм. Ортогональность поляризаций излучаемых и принимаемых ЭМВ достигается в них за счет поворота волновода одного из каналов (скрутка 5) в Н-плоскость. Для изменения параметров поляризации зондирующей ЭМВ в передающих каналах 2, 3 установлены стандартные механические аттенюаторы 6 и фазовращатель 7, позволяющие настраивать комплекс на заданную поляризацию излучения, а также проводить его калибровку. Для переключения поляризации излучения на ортогональную в канал 3 включен автоматический фазовращатель 8 с электронным переключением. Работа фазовращателя засинхронизирована с работой ЭВМ 14. Интерфейс связи фазовращателя 8 с ЭВМ аппаратно представляет собой стандартный цифро-аналоговый преобразователь, сигнал которого передается в соответствии с программой переключения поляризации излучения. Для разделения ЭМВ в поляризационно-ортогональных и опорном каналах используются Е и Н тройники 10. Для суммирования излучаемых отрогонально-поляризованных волн и разделения принимаемой ЭМВ на две отрогонально-поляризованные волны используется поляризационный расщепитель 11. Он представляет собой два волновода, соответственно развернутых в плоскостях Е и Н, и переходящих в квадратный волновод сечением 18 мм. Приемопередающие СВЧ тракты заканчиваются рупорной антенной 12. Апертура рупорной антенны выбрана в соответствии с геометрическими размерами исследуемой керамической плитки. Для измерения амплитуд и фаз в каналах используются амплифазометры типа ФК2-19. Обработка результатов измерения и выдача необходимой информации осуществляется персональной ЭВМ, на порты которой подаются сигналы от амплифазометров. Для сопряжения ЭВМ и ам-плифазометров использован интерфейс, разработанный и изготовленный в 5-м ЦНИИИ МО РФ. С целью уменьшения влияния на работу генератора СВЧ и