Электромагнитные и тепловые методы контроля РЭСИ (стр. 2 из 2)

Активный контроль в общем случае предназначен:

- для обнаружения дефектов типа нарушения сплошности в объектах конт роля (трещин, пористости, расслоений, инородных включений);

- для обнаружения изменений в структуре и физико-химических свойствах объектов контроля (неоднородность, теплопроводность структуры, теплоемкость и коэффициент излучения).

Схемы основных методов теплового контроля приведены в таблице 2.

Основные методы пассивного теплового контроля и области их применения приведены в таблице 3.

Основные методы активного теплового контроля и области их применения приведены в таблице 4.

Таблица 2

Основные методы ТК.

Метод контроля	Схема контроля
Активного Пассивного
Односторонний
Двухсторонний
Комбинированный
Синхронный
Несинхронный

Обозначения: 1 – источникнагрева; 2 – объект контроля; 3 – термочувствительный элемент.

Дефекты вызывают значительные перегревы отдельных областей ИМС или всего изделия в целом, что приводит к последующему его отказу. Поэтому контроль реальной картины теплового поля в изделии необходим для успешного конструирования высоконадежных изделий. По времени действия различают непрерывные и импульсные ИТН. Температурные поля регистрируют с помощью контактных (индикаторы на жидких кристаллах, термолюминофоры, термометры, термосопротивления и т. д.) и бесконтактных дистанционных ИК( радиометры, тепловизоры).

Критерии дефектности (КД), т.е. измеряемые или рассчитываемые физические величины, по которым оценивают качество изделий, подразделяют на амплитудные и временные (табл.3.14). В течении долгого времени на практике использовали абсолютную температуру изделия, разность температур дефектного и бездефектного участка или эталонного и контролируемого изделий, названную температурным перепадом AT, а также температурный контраст А=ДТ/Т. Ввиду того, что указанные амплитудные критерии существенно зависят от специфических для ТК помех, в последние годы интенсивно разрабатывают временные критерии, которые представляют собой некоторое характерное время процесса теплопередачи.

Таблица 3 - Методы пассивного ТК.

Название метода	Область применения	Контролируемые параметры	Факторы, ограничивающие область применения	Чувствительность	Диапазоны контролируемых параметров	Быстродействие, с	Отно-си-тель-ная погрешность, %	Примечание
Контактные	Контроль температуры твердых, жидких	Температура	Температура объекта, превышающая	0,001 С	От - 270 до 1500 °С	0,1 - 1,0	0,1	Для термоэлектрических датчиков
и газообразных сред, размеров тепловыделяющих элементов объектов, дефектов нарушения сплошности	Геометрические размеры и форма объектов	допустимую температуру нагрева датчика; сложная конфигурация изделия; плохой контакт датчика с объектом	0,02 °С	От-40 до 400 °С	0,1-1,0	1,0 - 5,0	Для термоиндикаторов
Величина и форма дефектов	0,01 мм	0,1 – 500,0 мм	0,1-1,0	0,1-1,0
0,01 мм	От 0,1 до 100,0 мм и более	0,1-1,0
Собственного	Контроль температуры,	Коэффициент излучения;	Нестабильность коэффициента	0,01 °С	-260 °С - 4000 °С	10-6	1,0 – 5,0	Для фотоэлектрических датчиков
излучения	измерение излучательной способности, размерный контроль тепловыделяющих элементов, контроль	лучистый поток	излучения во времени и пространстве и наличие подсветки объекта посторонними источниками	10-6	5,0	Для тепловых датчиков

Продолжение таблицы 3.12

Название метода	Область применения	Контролируемые параметры	Факторы, ограничивающие область применения	Чувствительность	Диапазоны контролируемых параметров	Быстродействие, с	Отно-си-тель-ная погрешность, %	Примечание
Геометрические размеры и формы объекта	0,01 мм	От 0,01 мм	10-6	0,01 - 1,0	Для фотоэлектрических датчиков
10-2	Для тепловых датчиков
дефектов типа нарушения	Величина и форма дефектов	0,01 мм	От 0,1 мм до 100,0 мм и более	10-6	1,0 - 5,0	Для фотоэлектрических датчиков

Таблица 4 –

Методы активного ТК.

Название метода	Область применения	Контролируемые параметры	Факторы, ограничивающие область применения	Чувствительность	Быстродействие (с)	Погрешность, (%)			Примечание
Стационарный	Контроль теплофизических свойств изделий с анизотропией теплопроводно-сти;	Теплопроводность теплоемкость	Допустимая температура нагрева объекта,	+ 5%	0,1 - 1,0	5,0- 10,0			Для контактных датчиков
10 - 106	Для неконтактных датчиков
контроль пористости, излучательной	Коэффициент	временная и пространственная	Amin = 0,02	0,1 - 1,0		Для контактных датчиков
способности объектов	излучения	нестабильность излучения объекта	10-4 – 10-6		Для неконтактных датчиков
Нестационарный	Контроль теплофизических	Теплопроводность	(при неконтактных методах контроля)	0,1 - 1,0		Для контактных датчиков
свойств материалов	104 -106		Для неконтактных датчиков
с большой теплопроводностью, динамики нагрева (охлаждения) объектов; контроль дефектов типа нарушения сполшности	Тепловая постоянная времени	0,1 - 1,0		5,0- 10,0	Для контактных датчиков
в сотовых и композитных материалах, полимерах; контроль тепловых деформаций	Размер дефектов	Порядка М=1-3	Время задержки 0,1 - 1,0 ДЛЯ металлов и 10-100 для неметаллов		При несинхронном контроле
Температурная деформация	Порядка ОДА,	При интерферрационном голографическом методе регистрации

Примечание: h – глубина залегания; / - раскрыв дефекта; A_min – минимальное изменение коэффициента излучения.

Можно отметить следующие основные преимущества теплового контроля:

- дистанционность (для ИК систем);

- высокая скорость обработки информации;

- высокая производительность испытаний, ограниченная скоростью нагре ва в активном режиме и скоростью сканирования в пассивном режиме;

- высокое линейное разрешение (до 10 мкм в ИК микроскопии);

- возможность контроля при одно- и двухстороннем подходе к изделию;

- теоретическая возможность контроля практически любых материалов, если теплофизические или спектральные свойства дефектов и материалов различаются;

- практическая целесообразность методов контроля материалов с высокой и низкой теплопроводностью, а также контроля при обилии внешних тепловых помех;

- многопараметрический характер испытаний;

- малая зависимость результатов контроля от шероховатости поверхности по сравнению с некоторыми другими видами МНК;

- возможность взаимодополняющего сочетания ТК с другими методиками МНК, особенно радиационными, капиллярными и ультразвуковыми;

- возможность исследования динамических и статистических тепловых процессов, процессов производства, преобразования, передачи, потребления и консервации энергии различных видов;

- возможность прогнозирования тепловой деградации изделий; исследования усталостных и коррозионных процессов;

- совместимость со стандартными системами обработки информации;

- возможность поточного контроля и создания автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами.

Таблица 5

Критерии дефектности и их зависимость от различных факторов.

Критерии дефектности	Влияние температуры нагрева (мощности ИТН)			Влияние помехи
Аддитивной	Мультипликативной
Амплитудные	+			+
1. Абсолютная температура Т или температурный перепад AT	+
2. Температурный контраст АТ/Т	_			+
Критерии дефектности		Влияние температуры	Влияние помехи
Аддитивной			Мультипликативной
3. Первая производная от температуры на поверхности по толщине изделия		+	+			+
4. Положение экстремумов первой производной от температуры по поверхностной координате		+
5.Форма температурных перепадов		-	+			+
Временные		-	-			-
6.Время достижения относительных уровней температуры
7. Наличие и время достижения экстремумов первой производной от температурного контраста по времени		-	-			-
8. Время распространения поверхностной изотермы		-	-			-

Примечание:

Знак + (-) означает, что помеха оказывает (не оказывает) существенное влияние на КД; принято, что локальное изменение оптических свойств не влияет на температуру.

Знак * свидетельствует об отсутствии исследований.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. – М.: Высш. школа., 2001 – 335 с

2. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 – 272 с.

3. Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с

4. Национальная система сертификации Республики Беларусь. Мн.: Госстандарт, 200

5. Федоров В., Сергеев Н., Кондрашин А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств – Техносфера, 2005. – 504с.