Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах

Розглянуто спосіб теплового неруйнівного контролю металів, який може знайти застосування в енергетиці, машинобудуванні, чорній і кольоровій металургії при ідентифікації поверхневих та внутрішніх дефектів металургійних виробів, зокрема виробів, виготовлених методом безперервного лиття, та прокатних....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Славков, В.М., Давиденко, О.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2015
Назва видання:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115935
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах / В.М. Славков, О.П. Давиденко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 3. — С. 39-45. — Бібліогр.: 8 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-115935
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1159352017-04-16T03:03:01Z Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах Славков, В.М. Давиденко, О.П. Научно-технический раздел Розглянуто спосіб теплового неруйнівного контролю металів, який може знайти застосування в енергетиці, машинобудуванні, чорній і кольоровій металургії при ідентифікації поверхневих та внутрішніх дефектів металургійних виробів, зокрема виробів, виготовлених методом безперервного лиття, та прокатних. Здійснено аналіз теплових полів металевих пластин з присутніми в них дефектами різного виду та теплових полів джерел нагріву. Дослідження проводили з використанням цифрового фотоапарату Canon EOS 20D з подальшою обробкою цифрових фотографій за допомогою програмних середовищ Photoshop та MathCAD та просторовою візуалізацією отриманих результатів. Об'єктами дослідження було обрано сталеві пластини (марка сталі 08Х18Н10) та газовий нагрівач TORCH WS-503C. В результаті проведення досліджень були отримані математичні моделі теплового випромінювання, яке формує газовий нагрівач TORCH WS-503C та тривимірний вигляд функції інтенсивності червоного каналу f(R) зображення теплового випромінювання сталевої пластини з дефектами, по характеру якої можливо провести їх ідентифікацію. The paper deals with the method of thermal non-destructive testing of metals, which can be applied in power engineering, mechanical engineering, ferrous and non-ferrous metallurgy at identification of surface and internal defects of metallurgical products, in particular items made by continuous casting and rolling. Analysis of thermal fields of metal plates, incorporating defects of various kinds and thermal fields of heat sources, was made. Investigations were performed with application of digital camera Canon EOS 20D with further processing of digital photos using Photoshop and MathCAD software environments and spatial visualization of derived results. Steel plates (08Kh18N10 steel grade) and TORCH WS-503C gas heater were selected for investigations. Investigations allowed derivation of mathematical models of heat radiation generated by TORCH WS-503C gas heater and 3d view of intensity function of red channel f(R) of the image of thermal radiation of a steel plate with defects, the shape of which allows them to be identified. 2015 Article Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах / В.М. Славков, О.П. Давиденко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 3. — С. 39-45. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 0235-3474 DOI: doi.org/10.15407/tdnk2015.03.07 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115935 620.179 uk Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Славков, В.М. Давиденко, О.П. Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Розглянуто спосіб теплового неруйнівного контролю металів, який може знайти застосування в енергетиці, машинобудуванні, чорній і кольоровій металургії при ідентифікації поверхневих та внутрішніх дефектів металургійних виробів, зокрема виробів, виготовлених методом безперервного лиття, та прокатних. Здійснено аналіз теплових полів металевих пластин з присутніми в них дефектами різного виду та теплових полів джерел нагріву. Дослідження проводили з використанням цифрового фотоапарату Canon EOS 20D з подальшою обробкою цифрових фотографій за допомогою програмних середовищ Photoshop та MathCAD та просторовою візуалізацією отриманих результатів. Об'єктами дослідження було обрано сталеві пластини (марка сталі 08Х18Н10) та газовий нагрівач TORCH WS-503C. В результаті проведення досліджень були отримані математичні моделі теплового випромінювання, яке формує газовий нагрівач TORCH WS-503C та тривимірний вигляд функції інтенсивності червоного каналу f(R) зображення теплового випромінювання сталевої пластини з дефектами, по характеру якої можливо провести їх ідентифікацію.
format	Article
author	Славков, В.М. Давиденко, О.П.
author_facet	Славков, В.М. Давиденко, О.П.
author_sort	Славков, В.М.
title	Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах
title_short	Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах
title_full	Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах
title_fullStr	Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах
title_full_unstemmed	Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах
title_sort	тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115935
citation_txt	Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах / В.М. Славков, О.П. Давиденко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 3. — С. 39-45. — Бібліогр.: 8 назв. — укр.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT slavkovvm teplovijnerujnívnijkontrolʹtasposíbformuvannâteplovihpolívnametalevihplastinah AT davidenkoop teplovijnerujnívnijkontrolʹtasposíbformuvannâteplovihpolívnametalevihplastinah
first_indexed	2025-07-08T09:38:54Z
last_indexed	2025-07-08T09:38:54Z
_version_	1837071114260447232
fulltext	39ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015 УДК 620.179 Тепловий нерУйнівний КонТроль Та спосіб формУвання Теплових полів на меТалевих пласТинах В. М. СЛАВКОВ, О. П. ДАВИДЕНКО нац. техн. ун-т «хпі». 61002, харків, вул. фрунзе, 21. е-mail: omsroot@kpi.kharkov.ua розглянуто спосіб теплового неруйнівного контролю металів, який може знайти застосування в енергетиці, машинобу- дуванні, чорній і кольоровій металургії при ідентифікації поверхневих та внутрішніх дефектів металургійних виробів, зокрема виробів, виготовлених методом безперервного лиття, та прокатних. Здійснено аналіз теплових полів метале- вих пластин з присутніми в них дефектами різного виду та теплових полів джерел нагріву. Дослідження проводили з використанням цифрового фотоапарату Canon EOS 20D з подальшою обробкою цифрових фотографій за допомогою програмних середовищ Photoshop та MathCAD та просторовою візуалізацією отриманих результатів. об'єктами дослі- дження було обрано сталеві пластини (марка сталі 08х18н10) та газовий нагрівач TORCH WS-503C. в результаті про- ведення досліджень були отримані математичні моделі теплового випромінювання, яке формує газовий нагрівач TORCH WS-503C та тривимірний вигляд функції інтенсивності червоного каналу f(R) зображення теплового випромінювання сталевої пластини з дефектами, по характеру якої можливо провести їх ідентифікацію. бібліогр. 8, табл. 2, рис. 11. К л ю ч о в і с л о в а : тепловий неруйнівний контроль, газовий нагрівач, температурна лампа, абсолютно чорне тіло, дефект, металева пластина, теплове випромінювання У теплових методах неруйнівного контролю в якості пробної використовується теплова енер- гія, що поширюється в об'єкті контролю. Темпе- ратурне поле поверхні об'єкта є джерелом інфор- мації про особливості процесу теплопередачі, які, в свою чергу, залежать від наявності внутріш- ніх або зовнішніх дефектів, умов теплообміну з навколишнім середовищем, геометричних і те- плофізичних характеристик об'єкта. У багатьох галузях науки, які інтенсивно розвиваються, прогрес залежить від вирішення проблеми ви- мірювання локальних густин теплових потоків на поверхнях об'єктів дослідження, контролю або управління. Зокрема, це теплоенергетика, теплові двигуни, металургія, електроніка, ра- кети і космічні апарати, медицина, біологія, те- пловимірювальні прилади різного призначення: приймачі теплового випромінювання, вимірю- вачі теплових витрат промислових і житлових об'єктів, теплофізичних характеристик (Тфх) матеріалів [1]. при здійсненні теплового нК та способу фор- мування теплових полів на металевих пластинах (мп) в якості первинного перетворювача (пп) використовується цифровий фотоапарат (Цф), попереднє калібрування якого здійснюється за до- помогою еталона абсолютно чорного тіла (аЧТ) [2]. проте, окрім безпосереднього вимірювання температури досліджуваного металу, була розгля- нута можливість встановлення присутніх в металі дефектів, що, в свою чергу, дозволило досліди- ти параметри теплового випромінювання одного газового нагрівача (Гн) та здійснити просторове моделювання теплового випромінювання від n-ї кількості таких нагрівачів. мета роботи – подальший розвиток методу дистанційного контролю теплових полів об'єктів за допомогою Цф, вивчення похибок і невизна- ченості на основі аналізу отриманих експеримен- тальних даних. Теоретичні й експериментальні дослі- дження. наявність дефектів призводить до локального або інтегрального викривлення те- плового поля, характерного для даного металу. Це виражається у появі перепадів температу- ри. просторово-часова функція цих перепадів визначається температурою металу, умовами його теплообміну з навколишнім середовищем, геометричними і теплофізичними характерис- тиками металу і самих дефектів, а також часом у динамічному режимі [3]. модель активного теплового контролю з використанням Цф, яка застосовувалась при дослідженнях, представле- на на рис. 1. Дана модель передбачає наявність джерела енергії, в якості якого використовував- ся Гн TORCH WS-503C. Дефект, який присут- ній в металі, робить значний опір тепловому по- току, який, поширюючись вглиб металу, обтікає дефект оточуючими шарами металу. при цьому має місце накопичення тепла в шарі до дефекту і його недолік в шарі за ним, що проявляється в локальному підвищенні температури поверхні Н, яка нагрівається, і зниженні на протилежній нагріванню поверхні П. іноді кажуть, що дефект © в. м. славков, о. п. Давиденко, 2015 40 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015 відображає тепловий потік на поверхню Н і заті- нює його на поверхні П. використання Цф у якості пп можливо завдя- ки приладу із зарядовим зв'язком – пЗЗ-матриці, яка входить до його складу. пЗЗ-матриця накопи- чує заряд, пропорційний часу її експонування те- пловим випромінюванням, що йде від теплового поля, утвореного Гн. Кожен субпіксель пЗЗ-ма- триці являє собою осередок, над яким знаходить- ся світлофільтр, внаслідок чого даний осередок накопичує заряд для певного компонента кольору (червоного, зеленого або синього) світлового по- току (рис. 2, а). потім даний накопичений заряд оцифровується за допомогою аналого-цифрово- го перетворювача (аЦп) Цф (кількість ступенів квантування N = 28 = 255) [4]. перехід до яскра- вісної температури металу Тb можливо здійсни- ти, використовуючи функцію її взаємозв'язку з відносним значенням рівня червоного каналу R зображення Тb = f(R), яка встановлюється при про- веденні процедури калібрування Цф схематично представленої на рис. 2, б. експериментальні дослідження з використан- ням Цф Canon EOS 20D, основні технічні ха- рактеристики якого наведено в табл. 1 [5], було проведено на кафедрі івТс нТУ «хпі» в спеці- алізованій лабораторії. на об'єктив Цф (HELIOS 44M-4) попередньо було встановлено інтерферен- ційний фільтр, для виділення довжини хвилі λ = = 610 нм, потім Цф закріплювався на штативі для запобігання вібрацій і підключався до персональ- ного комп'ютера (пК). при проведенні експерименту використову- вався Гн TORCH WS-503C, технічні характери- стики якого також наведено в табл. 1 [6]. Гн було розташовано вертикально до поверхні нагріву, у якості якої використовувався лист нержавіючої сталі марки 08х18н10 розмірами 100×100 мм товщиною 1,5 мм. відстань від Цф до поверхні фотографування становила 0,5 м (рис. 3, а). мп з присутніми дефектами (рис. 3, б) (точковий – 1…2 мм, рис. 3, область 1; раковина 8…10 мм, область 2; канавка 1…1,2 мм, довжина 50 мм, область 3) піддавалася нагріву до температури видимо- го діапазону спектра, після чого проводилось її фотографування і передача отриманих циф- рових фотографій по дротяній або бездротяній лінії зв'язку на пК, на якому відбувалися необ- Рис. 1. модель активного теплового контролю з використан- ням Цф: 1 – джерело енергії; 2 – досліджуваний метал; 3 – дефект; 4 – Цф; А – точка локального нагріву; Б – випромі- нююча точка поверхні металу, що нагрівається; х – напрямок сканування джерела енергії з локальним впливом; z – напря- мок вглиб металу; Т – температура Рис. 2. структурна схема складу субпікселя пЗЗ-матриці Цф (а) та процедура його калібрування (б): для а – 1 – фотони світла; 2 – мікролінза субпікселя; 3 – R – червоний світлофільтр субпікселя, фрагмент фільтра байера; 4 – прозорий електрод з полікристалічного кремнію або сплаву індію та оксиду олова; 5 – оксид кремнію; 6 – кремнієвий канал n-типу: зона генерації носіїв – зона внутрішнього фотоефекту; 7 – зона потенційної ями, де збираються електрони із зони генерації носіїв заряду; 8 – кремнієва підкладка p-типу; для б – 1 – електрична температурна лампа Трв 1100-2350; 2 – вузькосмуговий інтерференційний фільтр на довжину хвилі 610 нм; 3 – область зображення вольфрамової стрічки розмірами 40×40 пікселів; 4 – цифровий фотоапарат Canon EOS 20D; 5 – пЗЗ (CCD) матриця цифрового фотоапара- ту Canon EOS 20D; 6 – матриці рівнянь Тb = Rср, по яким встановлено функцію взаємозв’язку Тb = f(R), тобто Тb = (R + + 881,68)/1,1981 (для Δt = 1/8 c), Тb = (R + 835,14)/0,9075 (для Δt = 1/200 c), Тb = (R + 678,88)/0,588 (для Δt = 1/6400 c) 41ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015 хідні дії з обробки та систематизації даних. За допомогою програмного забезпечення комп'ю- терного моделювання встановлювався візуаль- ний тривимірний вигляд функції інтенсивнос- ті червоного каналу f(R) зображення теплового випромінювання мп, по характеру якої можливо ідентифікувати внутрішні та зовнішні дефекти металу. на рис. 3, б, в представлені зображення мп з присутніми дефектами та тривимірна функ- ція інтенсивності червоного каналу f(R) зображен- ня теплового випромінювання мп відповідно. експериментальні дослідження теплового ви- промінювання Гн проводили дистанційно за до- помогою програми EOS Utility [5], яка входить до складу програмного забезпечення Цф, обсяг серійної зйомки становив 20 кадрів, інтервал часу зйомки tзйомки = 5 с. на Цф встановлювались наступні параметри зйомки: витримка 0,6 с; ді- афрагма F2,0; чутливість ISO – 100; баланс бі- лого (колірна температура) 6500 К; формат фай- лу зображення RAW; режим виміру експозиції – TTL вимір при повністю відкритій діафрагмі за допомогою 35-зонного кремнієвого фотоеле- мента. в результаті було отримано 20 зображень теплового випромінювання мп (200×200 пікселів, 37 піксель/дюйм), яке формує Гн, в проце- сі нагрівання листа нержавіючої сталі марки 08х18н10, розмірами 500×500 мм, товщиною 1,5 мм (рис. 4). подальша обробка цих зображень за до- помогою вбудованої функції READ_RED (файл зображення) програмного середовища MathCAD [7] дозволила отримати просторову (двомірну) x, y = м[R] та одномірну x = м[R] матриці реальних значень рівня червоного каналу – R файлів зобра- жень, де x, у – просторові координати, вказані у пікселях (пк) (рис. 5). Для переведення значень x, y (вказаних у пікселях) в метри, необхідно помножити їх на перевідний коефіцієнт К = = 0,0254/B, де B – роздільна здатність зображен- ня, піксель/дюйм. встановлено, що графічне зображення про- сторового (рис. 5, а) та одномірного (рис. 5, б) розподілення реальних значень рівня червоно- го каналу – R зображення відображає двомірну (1) та одномірну (2) функцію щільності ймовір- ності нормального закону розподілення, тому далі була проаналізована можливість отримання просторової та одномірної моделей теплового випромінювання Гн за допомогою цієї функції: Т а б л и ц я 1 . Технічні характеристики ЦФ Canon EOS 20D та нагрівача TORCH WS-503C Цф Canon EOS 20D TORCH WS-503C пікселі ефективна кількість 8,2 мпк паливо Газ бутан розмір файлу формат RAW – прибл. 8,7 мб (3504×2336пк) Діаметр горілки 39 мм Кольорова палітра sRGB, AdobeRGB номінальна теплова потужність 1,65 квт Коригування колірної температури ±9 ступенів з кроком в повну ступень споживання газу 80 г/год Чутливість ISO 100 ... 3200 максимальна температура нагріву 1300 °с витримки затвору 1/8000 с – 30 с висота сфокусованого полум’я 10 мм ... 50мм Рис. 3. встановлення дефектів пластини із нержавіючої сталі марки 08х18н10 (позначення а–в див. у тексті) Рис. 4. Зображення теплового випромінювання, сформоване Гн у різні моменти часу нагрівання tн: а – tн = 10 c; б – 20; в – 30; г – 40; д – 50; е – 60; є – 70; ж – 80; з – 90; и – 100 42 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015 2 1 2 2 2 2 ( )1( , ) exp 2 2 ( )1 exp , 2 2 x f x y k y   − m = − ×    σ π σ     − m × −     σ π σ    (1) 2 2 1 ( )( ) exp . 2 2 xf x k   − m = −  σ π σ    (2) де μ, μ1, μ2 – математичне очікування, характери- зує місце розташування нормального закону на поверхні, пк; σ – дисперсія розподілення, пк; k – масштабний коефіцієнт. реалізація методу найменших квадратів [8] до- зволила встановити параметри функції щільнос- ті ймовірності нормального закону розподілення (μ, μ1, μ2, σ, k) при виконанні умови найкращої апроксимації розподілення реальних значень рів- ня червоного каналу – R зображення. моделі було отримано за допомогою використання вбудованої функції щільності ймовірності нормального за- кону розподілення – dnorm (x, μ, σ) програмного середовища MathCAD для випадку t = 100 с [7]. остаточний вигляд функцій f(x,y) та f(x), які запи- сані згідно синтаксису програмного середовища MathCAD та їх графічного зображення представ- лено на рис. 6. на основі проведених досліджень було роз- роблено алгоритм у програмному середовищі MathCAD, який дозволяє моделювати теплові випромінювання від n-ї кількості ідентичних за параметрами Гн в динамічному режимі нагріван- ня, при попередньому аналізі теплового випромі- нювання від одного Гн за допомогою методики, яка описана вище. алгоритм включає функції зчитування файлів зображення; функції обробки та візуального відображення отриманих тепло- вих випромінювань; функції пошуку параметрів нормального закону розподілення по методу най- менших квадратів; функції графічного відобра- ження отриманої математичної моделі від n-ї кіль- кості Гн; функції аналізу та розрахунку похибок апроксимації реальних теплових випромінювань нагрівачів їх моделями. використання програми EOS Utility [5] дозволило автоматизувати процес фотографування динамічного теплового випромі- нювання Гн та прискорити процес аналізу отри- маних даних. розроблений алгоритм частково на- Рис. 5. Графічне зображення просторового (а) та одномірного (б) розподілення реальних значень рівня червоного каналу – R зображення теплового випромінювання Гн в момент часу t = 100 с Рис. 6. Графічне зображення просторової (а) та одномірної (б) математичних моделей функції щільності ймовірності нормального закону розподілення в момент часу t = 100 с (k = 1,066·104; μ = 98,781 пк; σ = 23,332 пк): а – f(x,y):= = k(dnorm(x, μ, σ) dnorm (y, μ, σ)); б – f(x):= k·dnorm(x, μ, σ) 43ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015 ведено на рис. 7, тому що він включає фрагменти, які повторюються в залежності від кількості файлів зображень теплового випромінювання нагрівача. в результаті обробки зображень теплового ви- промінювання від двох Гн було отримано графіч- не зображення просторового розподілення в мо- мент часу t10 = 100 с (рис. 8, а) та сімейство кривих одномірного розподілення реальних значень рівня червоного каналу – R в моменти часу t1 = 10 с, t2 = = 20 с,…, t10 = 100 с, ∆t = 10 c (рис. 8, б). в результаті моделювання теплового випромі- нювання від двох газових нагрівачів за допомогою розробленого алгоритму було отримано графічне зображення просторової в момент часу t10 = 100 с (рис. 9, а) та сімейство кривих одномірної в мо- менти часу t1 = 10 с, t2 = 20 с, …, t10 = 100 с, ∆t = = 10 c (рис. 9, б) математичних моделей. Значення масштабного коефіцієнта k та дис- персії σ для одномірної математичної моделі те- плового випромінювання від двох Гн в кожний момент часу t представлені у табл. 2. як вже було зазначено, математичне очікування μ характери- зує місце розташування Гн під поверхнею на- гріву, тому це значення майже не змінюється та в табл. 2 не вказано. окрім цього, за допомогою розробленого алгоритму було обчислене значення приведеної похибки апроксимації γапр реального теплового випромінювання від двох нагрівачів їх моделями для кожного моменту часу t, яке також наведено в табл. 2. розроблений алгоритм просторового моделю- вання теплових випромінювань джерел нагріву є універсальним і дає змогу моделювати складні теплові поля від n-ї кількості джерел нагріву. на рис. 10 представлені теплові поля від чотирьох (а) та восьми (в) однакових джерел нагріву, розташо- ваних за наступними схемами (рис. 10, б, г). За отриманими даними (див. табл. 2) було вста- новлено характер зміни масштабного коефіцієнта k (рис. 11, а) та дисперсії σ (рис. 11, б) для випадку із двома нагрівачами. слід зазначити, що існує та- кож можливість встановити теплофізичні параме- Рис. 7. скорочене представлення алгоритму просторового моделювання теплових випромінювань Гн Рис. 8. Графічне зображення просторового (t10 = 100 с) (а) та одномірного (t1 = 10 с, t2 = 20 с,…, t10 = 100 с, ∆t = 10 c) (б) розподілення реальних значень рівня червоного каналу – R зображень теплового випромінювання від двох Гн 44 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015 Т а б л и ц я 2 . Значення масштабного коефіцієнта k, дисперсії σ, приведеної похибки апроксимації γапр параметри розподілення моменти часу нагрівання tн, с 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 масштабний коефіцієнт k · 104 0,091 0,313 0,586 0,824 1,003 1,132 1,218 1,284 1,332 1,373 Дисперсія σ, пк 16,066 19,425 20,420 21,289 22,195 22,959 23,608 24,127 24,544 24,888 похибка апроксимації γапр, % −1,326 −0,261 −0,260 −0,148 0,024 0,120 0,174 0,203 0,227 0,220 Рис. 9. Графічне зображення просторової (t10 = 100 с) (а) та одномірної (t1 = 10 с, t2 = 20 с,…, t10 = 100 с, ∆t = 10 c) (б) математичних моделей теплового поля від двох Гн Рис. 10. Графічне зображення просторових моделей теплових полів від n-ї кількості однакових джерел нагріву: а, в – модель теплового поля від чотирьох (а) та восьми (в) джерел нагріву; б, г – схема розташування відносно для чотирьох (б) та восьми (г) джерел нагріву 45ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015 три матеріалу, нагрів якого здійснюється за допо- могою Гн по функціям залежності масштабного коефіцієнта k і дисперсії σ від часу нагрівання tн. Висновки встановлено, що за характером функції ін- тенсивності червоного каналу f(R) зображення теплового випромінювання мп можливо іденти- фікувати внутрішні та зовнішні дефекти металу. отримані при обробці зображень теплових випро- мінювань джерел нагріву експериментальні дані підтверджують розроблені за допомогою алгорит- му програмного середовища MathCAD матема- тичні моделі цих випромінювань, а також дають змогу припустити, що цей алгоритм моделювання можливо застосовувати при визначенні теплофі- зичних параметрів матеріалу, що піддається на- гріванню. подальші дослідження слід спрямувати на встановлення залежності параметрів функції щільності ймовірності нормального закону роз- поділення від теплофізичних властивостей мате- ріалу при динамічному режимі нагрівання (охоло- дження). 1. Пилипенко Н. В. методы и приборы нестационарной теплометрии на основе решения обратных задач те- плопроводности. – с.-пб: спбГУ иТмо, 2011. – 180 с. 2. Вимірювання яскравісної та радіаційної температури об'єктів за допомогою цифрового фотоапарата / о. п. Да- виденко, в. м. славков // інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я: Тези доповідей хх міжн. наук.-практ. конф., Ч.II (15–17 травня 2012 р., хар- ків). – харків, нТУ «хпі». – с. 105. 3. Неразрушающий контроль: справ.: в 7 т. / под общ. ред. в. в. Клюева. Т.5: в 2 кн. Кн. 1: Тепловой контроль / в. п. вавилов. – м.: машиностроение, 2004. – 679 с. 4. Пресс Ф. П. фоточувствительные приборы с зарядовой связью. – м.: радио и связь, 1991. – 264 с. 5. Canon EOS 20D. инструкция по эксплуатации. – CANON INC. 2004. – 168 с. 6. Mirco multi purpose butane gas torch WS-503C. Электро- нный ресурс. режим доступа: http://www.hisupplier.com/ product–826813–Mirco–multi–purpose–butane–gas–torch– WS–503C. 7. Гурский Д. А., Турбина Е. С. вычисления в MathCAD12. – с.-пб.: питер, 2006. – 544 с. 8. Гайдышев И. анализ и обработка данных. – с.-пб.: пи- тер, 2001. – 750 с. The paper deals with the method of thermal non-destructive testing of metals, which can be applied in power engineering, mechanical engineering, ferrous and non-ferrous metallurgy at identification of surface and internal defects of metallurgical products, in particular items made by continuous casting and rolling. Analysis of thermal fields of metal plates, incorporating defects of various kinds and thermal fields of heat sources, was made. Investigations were performed with application of digital camera Canon EOS 20D with further processing of digital photos using Photoshop and MathCAD software environments and spatial visualization of derived results. Steel plates (08Kh18N10 steel grade) and TORCH WS-503C gas heater were selected for investigations. Investigations allowed derivation of mathematical models of heat radiation generated by TORCH WS-503C gas heater and 3d view of intensity function of red channel f(R) of the image of thermal radiation of a steel plate with defects, the shape of which allows them to be identified. 8 References, 2 Tables, 11 Figures. Keywords: thermal nondestructive testing, digital camera, gas heater, temperature lamp, absolutely black body, defect, metal plate, thermal radiation Надійшла до редакції 20.01.2015 Рис. 11. Графіки функцій залежності масштабного коефіцієнта k = f(tн) (а) та дисперсії σ = f(tн) (б) при динамічному нагріванні нержавіючої сталі марки 08х18н10

Тепловий неруйнівний контроль та спосіб формування теплових полів на металевих пластинах

Репозитарії

Схожі ресурси