RU2472131C1 - Method of generation of electromagnetic radiation of strained solid of structural material - Google Patents

Method of generation of electromagnetic radiation of strained solid of structural material Download PDF

Info

Publication number
RU2472131C1
RU2472131C1 RU2011130589/28A RU2011130589A RU2472131C1 RU 2472131 C1 RU2472131 C1 RU 2472131C1 RU 2011130589/28 A RU2011130589/28 A RU 2011130589/28A RU 2011130589 A RU2011130589 A RU 2011130589A RU 2472131 C1 RU2472131 C1 RU 2472131C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solid
emp
particles
electromagnetic radiation
deformable
Prior art date
Application number
RU2011130589/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Опарин
Виктор Андреевич Шаповалов
Геннадий Иванович Кулаков
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН
Priority to RU2011130589/28A priority Critical patent/RU2472131C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2472131C1 publication Critical patent/RU2472131C1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: solid is secured on bench provided with press, between plates of electromagnetic radiation capacitive pickup. Solid surface layer is strained by reciprocating power element to generate electromagnetic radiation signals in the process of crack formation. Said signal are converted by aforesaid transducer and registered. Said signal represents a sum of signal of EMR generated by heat electrons outgoing from surfaces of cuts, fractures and micro cracks and from surface for incised particles and signal generated by vibrations of solid surface strained sections with positive charges formed aforesaid surfaces after heat electrons escape and on surfaces of torn-off particles the vibration of which is caused by recoil pulses at the moment of their tear-off and electron escape. File made from material harder than that of solid is used as aforesaid power element.
EFFECT: generation of wide beam of electromagnetic radiation from large surface area.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области дефектоскопии изделий и объектов из конструкционных материалов, используемых, в частности, в машиностроении при исследовании процессов старения объектов техники, нарушения прочностных и других параметров отдельных элементов машин, строительных конструкций и т.п., находящихся в длительной эксплуатации или подвергшихся воздействию механических, физических, химических, лучевых факторов, включая обработку методами нанотехнологий, влияющих на прочностные и другие эксплуатационные параметры, в том числе поверхностных слоев изделий из конструкционных материалов в условиях их эксплуатации.The invention relates to the field of flaw detection of products and objects from structural materials used, in particular, in mechanical engineering in the study of aging processes of technical objects, violation of the strength and other parameters of individual machine elements, building structures, etc., which are in long-term operation or exposed mechanical, physical, chemical, radiation factors, including processing using nanotechnology methods that affect strength and other operational parameters, including surface layers of products from structural materials in the conditions of their operation.

Известен способ получения электромагнитного излучения (ЭМИ) при растяжении образцов твердых тел в форме металлических стержней цилиндрической формы на разрывных прессах (Electromagnetic effect at metallic fracture. Ashok Misra || Nature, vol. 254, March 13, 1975, P. 133-134), согласно которому деформируемый металлический стержень помещают по оси выполненной в форме полуцилиндра металлической пластины, которую используют в качестве обкладки конденсатора и от боковой поверхности которой делают отвод для подключения к первому входу регистратора, в качестве которого используют запоминающий осциллограф, а деформируемый металлический стержень используют в качестве второй обкладки конденсатора, которую подключают ко второму входу регистратора и заземляют. При этом вследствие разрыва стержня и образования трещин и микротрещин в материале деформируемого металлического стержня возникает поток электронов со сформировавшихся поверхностей (берегов трещин и микротрещин), сопровождаемый ЭМИ.A known method of producing electromagnetic radiation (EMP) by stretching samples of solids in the form of cylindrical metal rods on discontinuous presses (Electromagnetic effect at metallic fracture. Ashok Misra || Nature, vol. 254, March 13, 1975, P. 133-134) according to which a deformable metal rod is placed along the axis of a metal plate made in the form of a half-cylinder, which is used as a capacitor plate and from which side a tap is made to connect to the first input of the recorder, which is used as a inayuschy oscilloscope, a deformable metal core is used as the second electrode of the capacitor, which is connected to a second input grounded and registrar. In this case, due to the rupture of the rod and the formation of cracks and microcracks in the material of the deformable metal rod, a stream of electrons from the formed surfaces (banks of cracks and microcracks) occurs, accompanied by electromagnetic radiation.

Недостаток этого способа состоит в том, что материал, используемый при этом для получения ЭМИ (деформируемый металлический стержень), разрушается и не может впоследствии повторно использоваться, что усложняет и удорожает получение ЭМИ при повторных контрольных исследованиях.The disadvantage of this method is that the material used to obtain EMR (a deformable metal rod) is destroyed and cannot subsequently be reused, which complicates and increases the cost of obtaining EMR during repeated control studies.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ формирования ЭМИ деформируемого твердого тела, в частности, из конструкционного материала по патенту РФ №2367924, кл. G01N 3/08, опубл. в БИ №26, 2009 г., включающий установку его на стенде между обкладками емкостного датчика ЭМИ, деформирование его путем приложения внешнего усилия с помощью нагрузочного устройства, в котором силовой элемент подвижен, формирование сигнала ЭМИ в процессе трещинообразования деформируемого твердого тела под нагрузкой, преобразование сигнала ЭМИ с помощью емкостного датчика ЭМИ и его регистрацию. Деформирование твердого тела осуществляют путем его надрезания, отрывая от него путем сдвига надрезанные частицы и создавая в деформируемом твердом теле трещины и микротрещины, для чего в качестве силового элемента нагрузочного устройства используют режущее средство с продольным расположением зубьев, например ножовочное полотно, которому сообщают поступательное или возвратно-поступательное движение. Сигнал ЭМИ формируют как сумму сигнала ЭМИ, созданного тепловыми электронами, вылетевшими со свежеобразованных поверхностей надрезов, трещин и микротрещин, образованных в деформируемом твердом теле при отрыве надрезанных частиц, и сигнала ЭМИ, созданного при колебании частиц и участков с положительными зарядами, оставшимися на поверхностях надрезов, трещин и микротрещин после вылета упомянутых тепловых электронов и на поверхностях оторванных частиц.The closest in technical essence and the set of essential features is a method of forming an EMP of a deformable solid, in particular, from a structural material according to the patent of the Russian Federation No. 2367924, class. G01N 3/08, publ. in BI No. 26, 2009, including installing it on a bench between the plates of a capacitive EMR sensor, deforming it by applying an external force using a load device in which the power element is movable, generating an EMR signal during crack formation of a deformable solid under load, transformation EMP signal using a capacitive EMP sensor and its registration. The deformation of a solid is carried out by cutting it, tearing off the notched particles from it and creating cracks and microcracks in the deformable solid, for which purpose a cutting tool with a longitudinal arrangement of teeth, for example, a hacksaw blade, to which translational or reciprocal is transmitted, is used as a power element of the load device - progressive movement. The EMP signal is formed as the sum of the EMP signal generated by thermal electrons emitted from freshly formed surfaces of incisions, cracks, and microcracks formed in a deformable solid upon separation of the notched particles, and the EMP signal created by the oscillation of particles and sections with positive charges remaining on the surfaces of the incisions , cracks and microcracks after the departure of the mentioned thermal electrons and on the surfaces of the detached particles.

Недостаток этого способа состоит в надрезании исследуемого тела узкой щелью, что неприемлемо при исследовании деталей, взятых из действующих машин или установок. При лабораторных исследованиях такие надрезы также могут делать образцы непригодными для дальнейших исследований, например это нежелательно для образцов из дорогих материалов, в частности для образцов с покрытиями из наноматериалов.The disadvantage of this method is the incision of the test body with a narrow gap, which is unacceptable when examining parts taken from existing machines or plants. In laboratory studies, such incisions can also make samples unsuitable for further studies, for example, this is undesirable for samples of expensive materials, in particular for samples with coatings of nanomaterials.

Другим недостатком этого способа является малая ширина получаемого пучка ЭМИ вследствие ограниченной толщины ножовочного полотна, не превышающей 0,4-0,6 мм, что на практике не позволяет использовать этот метод при исследовании значительных по размерам деталей и их элементов. Таким образом, неэффективность способа является его существенным недостатком.Another disadvantage of this method is the small width of the obtained EMR beam due to the limited thickness of the hacksaw blade, not exceeding 0.4-0.6 mm, which in practice does not allow the use of this method in the study of large-sized parts and their elements. Thus, the inefficiency of the method is its significant disadvantage.

Техническая задача предлагаемого решения состоит в повышении эффективности способа за счет формирования широкого пучка ЭМИ одновременно с относительно большого участка исследуемой поверхности как лабораторных образцов, так и деталей, взятых из действующих конструкций, при значительных их размерах, а также исключение глубоких узких надрезов, делающих изделия непригодными для дальнейшей эксплуатации, путем выбора типа силового элемента.The technical problem of the proposed solution is to increase the efficiency of the method due to the formation of a wide beam of electromagnetic radiation simultaneously with a relatively large portion of the investigated surface of both laboratory samples and parts taken from existing structures, with their significant sizes, as well as the exclusion of deep narrow cuts that make the products unsuitable for further operation, by choosing the type of power element.

Поставленная техническая задача решается следующим образом.The technical task is solved as follows.

Предлагается способ формирования ЭМИ деформируемого твердого тела, например, из конструкционного материала, включающий закрепление его на стенде, имеющем пресс, между обкладками емкостного датчика ЭМИ и деформирование его поверхностного слоя путем приложения нагрузки с помощью силового элемента, которому сообщают поступательное или возвратно-поступательное движение, формирование сигналов ЭМИ в процессе трещинообразования деформируемого твердого тела под нагрузкой, создаваемой упомянутым силовым элементом, преобразование сигналов ЭМИ с помощью указанного емкостного датчика ЭМИ и их регистрацию. Деформирование твердого тела осуществляют путем его надрезания, отрывая от него надрезанные частицы путем сдвига и создавая в деформируемом твердом теле трещины и микротрещины. При этом сигнал ЭМИ формируют как сумму сигнала ЭМИ, создаваемого тепловыми электронами, вылетающими как с вновь образованных в деформируемом твердом теле поверхностей указанных надрезов, трещин и микротрещин, так и с поверхностей надрезанных частиц, образованных при их отрыве, а также сигнала ЭМИ, создаваемого за счет колебаний участков деформируемого поверхностного слоя указанного твердого тела с положительными зарядами, формирующимися на поверхностях как надрезов, трещин и микротрещин после вылета упомянутых тепловых электронов, так и на поверхностях оторванных частиц, колебания которых обусловлены импульсами отдачи в моменты их отрыва и вылета тепловых электронов.A method is proposed for forming an EMP of a deformable solid, for example, of a structural material, including fastening it on a bench having a press between the plates of a capacitive EMP sensor and deforming its surface layer by applying a load using a force element to which translational or reciprocal motion is reported, the formation of EMP signals in the process of crack formation of a deformable solid under the load created by the said power element, signal transformation EMP via said capacitive sensor and to register EMR. The deformation of a solid is carried out by cutting it, tearing the notched particles from it by shearing and creating cracks and microcracks in the deformable solid. In this case, the EMP signal is formed as the sum of the EMP signal generated by thermal electrons emitting both from the surfaces of the indicated notches, cracks and microcracks newly formed in the deformable solid, and from the surfaces of the incised particles formed upon their separation, as well as the EMP signal generated after due to the oscillations of the sections of the deformable surface layer of the specified solid body with positive charges forming on the surfaces as cuts, cracks and microcracks after the departure of the mentioned thermal electrons, t as on the surfaces of detached particles, the oscillations of which are caused by recoil momenta at the moments of their separation and release of thermal electrons.

Согласно техническому решению в качестве силового элемента используют напильник, изготовленный из материала более прочного, чем материал деформируемого твердого тела.According to the technical solution, a file made of a material stronger than the material of a deformable solid is used as a power element.

Режущие кромки насечек напильника обеспечивают формирование на поверхностном слое деформируемого твердого тела надрезов, являющихся зародышами микротрещин и трещин. При использовании напильника включают в работу поверхности как образованных на большой площади надрезов, так и образованные поверхности оторванных частиц. Кроме того, в момент отрыва надрезанных частиц в соответствии с законом сохранения импульса возникают колебания поверхностей на участках отрыва надрезанных частиц (вследствие эффекта отдачи и вылета тепловых электронов). Вылет тепловых электронов и формирование положительных зарядов на колеблющихся поверхностях сопровождаются формированием сигналов ЭМИ, распространяющихся в пространстве вокруг деформируемого твердого тела. Суммарный сигнал ЭМИ подают на обкладки емкостного датчика ЭМИ, на которых в свою очередь формируют противоположные заряды. Между обкладками емкостного датчика ЭМИ возникает разность потенциалов и в замкнутой цепи возникает ток, который усиливают дифференциальным усилителем приемной системы и подают на вход регистрирующего устройства.The cutting edges of the file notches provide for the formation on the surface layer of the deformable solid of the notches, which are nuclei of microcracks and cracks. When using a file, the surfaces of both the incisions formed over a large area and the formed surfaces of the torn particles are included in the operation. In addition, at the moment of separation of the notched particles, in accordance with the law of conservation of momentum, surface vibrations occur in the areas of separation of the notched particles (due to the effect of recoil and emission of thermal electrons). The emission of thermal electrons and the formation of positive charges on oscillating surfaces are accompanied by the formation of EMP signals propagating in the space around a deformable solid. The total EMP signal is fed to the plates of the capacitive EMR sensor, on which, in turn, form opposite charges. A potential difference arises between the plates of the capacitive EMR sensor and a current arises in a closed circuit, which is amplified by a differential amplifier of the receiving system and fed to the input of the recording device.

Использование в качестве силового элемента напильника из материала более прочного, чем материал деформируемого твердого тела, при его поступательном и возвратно-поступательном движении позволяет одновременно осуществлять серию поверхностных надрезов и отрывать путем сдвига частицы поверхностного слоя деформируемого твердого тела, то есть образовывать простейшим путем новые поверхности значительной площади, через которые вылетают тепловые электроны и в пределах которых образуются положительные заряды. При этом изготовление напильника из более прочного материала, чем материал деформируемого твердого тела, обеспечивает повышенную стойкость его насечек, необходимую для формирования надрезов на прочных участках поверхности деформируемого твердого тела.The use of a file made of a material stronger than the material of the deformable solid as a power element, with its translational and reciprocal motion, allows simultaneous series of surface incisions and tearing off of the surface layer of the deformable solid by moving particles, that is, to form new surfaces in a simple way areas through which thermal electrons fly out and within which positive charges are formed. In this case, the manufacture of a file from a stronger material than the material of the deformable solid provides the increased resistance of its notches necessary for the formation of cuts on the strong surface areas of the deformable solid.

Использование напильника позволяет формировать широкий пучок ЭМИ одновременно с относительно большего участка исследуемой поверхности, чем в прототипе, как лабораторных образцов, так и деталей, взятых из действующих конструкций при значительных их размерах, и за счет этого решить поставленную техническую задачу.Using a file allows you to form a wide beam of EMP at the same time from a relatively larger area of the investigated surface than in the prototype, both laboratory samples and parts taken from existing structures with their significant sizes, and thereby solve the technical problem.

Целесообразно узор насечек на рабочей поверхности напильника подбирать экспериментально в зависимости от требуемой интенсивности и структуры сигнала ЭМИ, что позволяет среди различных видов напильников подобрать наиболее соответствующий материалу образца деформируемого твердого тела и за счет этого обеспечить интенсивность формируемого сигнала ЭМИ и получить более информативную его структуру для конкретного деформируемого твердого тела, что способствует выполнению технической задачи.It is advisable to select the notch pattern on the working surface of the file experimentally depending on the required intensity and structure of the EMP signal, which allows choosing the most suitable material for the deformable solid from the various types of files and thereby ensure the intensity of the generated EMR signal and obtain a more informative structure for a particular deformable solid, which contributes to the implementation of the technical task.

Целесообразно также напильник снабдить диэлектрической рукояткой, что позволяет исключить как воздействие на приборную систему случайных помех, связанных с оператором, так и воздействие на оператора случайных повышенных электрических потенциалов в рассматриваемой системе. Это повышает помехоустойчивость используемой приборной системы и безопасность оператора, что способствует повышению эффективности предлагаемого способа.It is also advisable to provide the file with a dielectric handle, which eliminates the impact on the instrument system of random interference associated with the operator, and the impact on the operator of random increased electrical potentials in the system under consideration. This increases the noise immunity of the used instrument system and operator safety, which helps to increase the efficiency of the proposed method.

Целесообразно деформируемое твердое тело, взятое для исследования из реальной конструкции, где оно находилось в процессе эксплуатации под нагрузкой, нагружать на стенде с помощью упомянутого пресса, прикладывая к указанному твердому телу ту же нагрузку, что и в реальной конструкции. Использование напильника в качестве силового элемента исключает образование глубоких узких надрезов, как в прототипе, что не разрушает изделие, взятое из действующего (работающего) устройства, что позволяет их эксплуатировать и далее. Это способствует выполнению поставленной технической задачи, расширяя область применения способа на широкий круг технических систем при определении степени старения и остаточной прочности отдельных элементов реальных конструкций.It is advisable to deform a solid body, taken for research from a real structure, where it was in operation under load, to load on the stand using the above press, applying the same load to the specified solid body as in the real structure. The use of a file as a power element eliminates the formation of deep narrow incisions, as in the prototype, which does not destroy the product taken from the existing (working) device, which allows them to be used further. This contributes to the achievement of the technical task, expanding the scope of the method to a wide range of technical systems in determining the degree of aging and residual strength of individual elements of real structures.

Сущность предлагаемого способа формирования ЭМИ деформируемого твердого тела, например, из конструкционного материала поясняется примером реализации способа и чертежом, на котором приведен общий вид стенда для реализации предлагаемого способа.The essence of the proposed method for the formation of EMR of a deformable solid, for example, from a structural material is illustrated by the example of the method and the drawing, which shows a General view of the stand for the implementation of the proposed method.

Образец 1 деформируемого твердого тела (далее - образец 1), например деталь из конструкционного материала, взятую из эксплуатируемой конструкции, устанавливают на стенде 2 (см. чертеж). Стенд содержит гнезда 3, 4 для крепления образца 1, верхнюю подвижную плиту 5, нижнюю подвижную плиту 6, вертикальные штанги 7, 8, основание 9, пресс 10, например винтовой (перечисленные элементы стенда обеспечивают устойчивое расположение образца 1 перед его исследованием), напильник 11, используемый в качестве силового элемента, с диэлектрической рукояткой 12, емкостной датчик 13 ЭМИ, включающий обкладки 14 и 15. Стенд содержит также первичный дифференциальный усилитель 16, соединенный экранированным кабелем 17 с усилителем-повторителем 18, который экранированным кабелем 19 соединен с блоком 20, представляющим собой аналого-цифровой преобразователь, совмещенный с блоком сигнализации, включающим цифровую и звуковую сигнализацию. Далее экранированным кабелем 21 блок 20 соединен с регистрирующим устройством в виде компьютера 22, имеющего соответствующие программы анализа сигнала ЭМИ. Электрическая цепь замкнута на землю 23.A sample 1 of a deformable solid (hereinafter referred to as sample 1), for example, a part from a structural material taken from an operated structure, is installed on stand 2 (see drawing). The bench contains sockets 3, 4 for attaching the sample 1, the upper movable plate 5, the lower movable plate 6, the vertical rods 7, 8, the base 9, the press 10, for example screw (the listed elements of the stand provide a stable location of the sample 1 before examining it), a file 11, used as a power element, with a dielectric handle 12, a capacitive EMR sensor 13, including plates 14 and 15. The stand also contains a primary differential amplifier 16 connected by a shielded cable 17 to a repeater amplifier 18, which anirovannym cable 19 is connected with the block 20, constituting an analog-to-digital converter combined with a signaling unit, comprising a digital and an audible alarm. Next, the shielded cable 21, the block 20 is connected to the recording device in the form of a computer 22 having the appropriate program for the analysis of the EMP signal. The electrical circuit is shorted to ground 23.

Способ формирования ЭМИ деформируемого твердого тела, например из конструкционного материала, реализуют следующим образом.The method of forming the EMR of a deformable solid, for example from a structural material, is implemented as follows.

Закрепляют образец 1 в гнездах 3 и 4 стенда 2. При этом его размещают между обкладками 14 и 15 емкостного датчика 13 ЭМИ. С помощью пресса 10 деформируют поверхностный слой образца 1 путем приложения нагрузки, соответствующей нагрузке в условиях его эксплуатации. Для этого с помощью силового элемента, в качестве которого используют снабженный диэлектрической рукояткой, например пластмассовой, напильник 11 из материала более прочного, чем материал образца 1, образуют на поверхности последнего надрезы. При этом напильнику 11 сообщают поступательное или возвратно-поступательное движение. Поскольку напильник 11 имеет большое количество насечек с режущими кромками, то при прямом движении напильника 11 на исследуемой поверхности образца 1 одновременно образуют достаточно много надрезов. Затем при обратном движении напильника 11 его насечки с режущими кромками отрывают (срезают) частицы-стружки 24, расположенные между соседними надрезами. Образованные свежие поверхности (берега надрезов и трещин) и новые поверхности частиц-стружек 24 становятся источниками тепловых электронов. Последние, вылетая в свободное пространство, в частности в трещины, излучают ЭМИ, т.е. происходит формирование сигналов ЭМИ. Тепловые электроны, вылетая с указанных поверхностей, уносят с собой часть отрицательного заряда. В результате участки свободных поверхностей (трещин) и частиц-стружек 24 приобретают положительные заряды. Эти участки с положительными зарядами, перемещаясь в пространстве (на стенках надрезов и трещин они будут колебаться вследствие отрыва частиц-стружек 24 и закона сохранения импульса), а также падающие частицы-стружки 24, приобретшие положительные заряды вследствие вылета части тепловых электронов, колеблясь или перемещаясь в пространстве, будут излучать ЭМИ. Все перечисленные электромагнитные поля распространяются в пространстве и, достигнув обкладок 14 и 15 емкостного датчика 13 ЭМИ, будут создавать на них некоторый суммарный потенциал. С емкостного датчика 13 ЭМИ суммарный сигнал ЭМИ по цепочке 16-17-18-19-20-21 достигает компьютера 22, цепь замыкается через землю 23 - происходит преобразование сигналов ЭМИ и их регистрация.Fasten the sample 1 in the sockets 3 and 4 of the stand 2. At the same time, it is placed between the plates 14 and 15 of the capacitive sensor 13 of the EMP. Using the press 10, the surface layer of sample 1 is deformed by applying a load corresponding to the load under its operating conditions. To do this, using a power element, which is equipped with a dielectric handle, such as a plastic one, a file 11 made of a material stronger than the material of the sample 1 is formed on the surface of the last incision. In this case, the file 11 is informed of translational or reciprocal motion. Since the file 11 has a large number of notches with cutting edges, then with the direct movement of the file 11 on the studied surface of the sample 1 at the same time form a lot of cuts. Then, with the reverse movement of the file 11, its notches with cutting edges tear off (cut off) particle chips 24 located between adjacent cuts. Formed fresh surfaces (banks of cuts and cracks) and new surfaces of chip particles 24 become sources of thermal electrons. The latter, flying into free space, in particular into cracks, emit electromagnetic radiation, i.e. EMP signals are generated. Thermal electrons, flying out of these surfaces, carry away part of the negative charge. As a result, areas of free surfaces (cracks) and particle chips 24 acquire positive charges. These sections with positive charges moving in space (on the walls of notches and cracks they will oscillate due to separation of chip particles 24 and the law of conservation of momentum), as well as falling particle chips 24, which have acquired positive charges due to the emission of part of the thermal electrons, oscillating or moving in space, they will emit electromagnetic radiation. All of the above electromagnetic fields propagate in space and, having reached the plates 14 and 15 of the capacitive EMR sensor 13, they will create a certain total potential on them. From the capacitive EMP sensor 13, the total EMP signal in the chain 16-17-18-19-20-21 reaches the computer 22, the circuit closes through the ground 23 - the EMP signals are converted and registered.

Если возникает задача исследовать какое-либо изделие на прочность, долговечность, оценить ресурс надежности, то достаточно получить его сигнал ЭМИ, исследовать спектральный состав полученного сигнала ЭМИ и сравнить его со спектральным составом сигнала ЭМИ от такого же изделия, но взятого из новой конструкции.If the task arises of examining a product for strength, durability, evaluating the reliability resource, then it is enough to obtain its EMP signal, examine the spectral composition of the received EMP signal and compare it with the spectral composition of the EMP signal from the same product, but taken from a new design.

Таким образом, предложенный способ формирования ЭМИ позволяет решить поставленную техническую задачу - повышение эффективности способа за счет получения широкого пучка ЭМИ одновременно с относительно большого участка исследуемой поверхности без формирования узких щелей-надрезов, являющихся концентраторами напряжений в любых технических изделиях, что достигается использованием в качестве силового элемента напильника, рабочая поверхность которого имеет расположенные по его поверхности насечки, при этом прочность материала напильника и его насечек должна быть больше прочности материала исследуемого изделия.Thus, the proposed method for the formation of EMR allows to solve the technical problem - increasing the efficiency of the method by obtaining a wide beam of EMR simultaneously with a relatively large portion of the investigated surface without the formation of narrow slits-notches, which are stress concentrators in any technical products, which is achieved by using as a power file element, the working surface of which has notches located on its surface, while the strength of the file material ka and cuts should be greater than the strength of the test product material.

Claims (4)

1. Способ формирования электромагнитного излучения (ЭМИ) деформируемого твердого тела, например, из конструкционного материала, включающий закрепление его на стенде, имеющем пресс, между обкладками емкостного датчика ЭМИ и деформирование его поверхностного слоя путем приложения нагрузки с помощью силового элемента, которому сообщают поступательное или возвратно-поступательное движение, формирование сигналов ЭМИ в процессе трещинообразования деформируемого твердого тела под нагрузкой, создаваемой упомянутым силовым элементом, преобразование сигналов ЭМИ с помощью указанного емкостного датчика ЭМИ и их регистрацию, причем деформирование твердого тела осуществляют путем его надрезания, отрывая от него надрезанные частицы путем сдвига и создавая в деформируемом твердом теле трещины и микротрещины, при этом сигнал ЭМИ формируют как сумму сигнала ЭМИ, создаваемого тепловыми электронами, вылетающими как с вновь образованных в деформируемом твердом теле поверхностей указанных надрезов, трещин и микротрещин, так и с поверхностей надрезанных частиц, образованных при их отрыве, а также сигнала ЭМИ, создаваемого за счет колебаний участков деформируемого поверхностного слоя указанного твердого тела с положительными зарядами, формирующимися на поверхностях как надрезов, трещин и микротрещин после вылета упомянутых тепловых электронов, так и на поверхностях оторванных частиц, колебания которых обусловлены импульсами отдачи в моменты их отрыва и вылета тепловых электронов, отличающийся тем, что в качестве силового элемента используют напильник, изготовленный из материала, более прочного, чем материал деформируемого твердого тела.1. A method of forming electromagnetic radiation (EMP) of a deformable solid, for example, of a structural material, comprising securing it to a stand having a press between the plates of a capacitive EMP sensor and deforming its surface layer by applying a load using a power element to which translational or reciprocating motion, the formation of EMP signals in the process of crack formation of a deformable solid under the load created by the said power element, the generation of EMR signals using the indicated capacitive EMR sensor and their registration, moreover, the deformation of a solid is carried out by notching it, tearing off the notched particles by shearing and creating cracks and microcracks in the deformable solid, and the EMP signal is formed as the sum of the EMP signal generated thermal electrons emitted both from the surfaces of the indicated incisions, cracks and microcracks newly formed in the deformable solid, and from the surfaces of the incised particles formed during separation, as well as the EMP signal generated due to vibrations of the sections of the deformable surface layer of the specified solid body with positive charges formed on the surfaces of both incisions, cracks and microcracks after the emission of the mentioned thermal electrons, and on the surfaces of the detached particles, the oscillations of which are caused by recoil momenta in moments of their detachment and release of thermal electrons, characterized in that a file made of a material stronger than def shaped body. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что узор насечек на рабочей поверхности напильника подбирают экспериментально в зависимости от требуемой интенсивности и структуры сигнала ЭМИ.2. The method according to claim 1, characterized in that the notch pattern on the working surface of the file is selected experimentally depending on the desired intensity and structure of the EMP signal. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что напильник снабжен диэлектрической рукояткой.3. The method according to claim 1, characterized in that the file is equipped with a dielectric handle. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что деформируемое твердое тело, взятое для исследования из реальной конструкции, где оно находилось в процессе эксплуатации под нагрузкой, на стенде нагружают с помощью упомянутого пресса, прикладывая к указанному твердому телу ту же нагрузку, что и в реальной конструкции. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the deformable solid, taken for research from a real structure, where it was in operation under load, is loaded on the bench using the aforementioned press, applying that to the specified solid same load as in a real design.
RU2011130589/28A 2011-07-21 2011-07-21 Method of generation of electromagnetic radiation of strained solid of structural material RU2472131C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011130589/28A RU2472131C1 (en) 2011-07-21 2011-07-21 Method of generation of electromagnetic radiation of strained solid of structural material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011130589/28A RU2472131C1 (en) 2011-07-21 2011-07-21 Method of generation of electromagnetic radiation of strained solid of structural material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2472131C1 true RU2472131C1 (en) 2013-01-10

Family

ID=48806192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011130589/28A RU2472131C1 (en) 2011-07-21 2011-07-21 Method of generation of electromagnetic radiation of strained solid of structural material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2472131C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5175500A (en) * 1990-08-01 1992-12-29 Geonics Limited Method and apparatus for surveying terrain resistivity utilizing available VFL electromagnetic fields
RU2172005C1 (en) * 2000-07-26 2001-08-10 Институт горного дела - научно-исследовательское учреждение СО РАН Method, device and transducer for detection of electromagnetic radiation of deformable solid bodies, for example, rock specimens
RU2343282C1 (en) * 2007-07-17 2009-01-10 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method of investigating destruction of solid under load effect by its electromagnetic radiation
RU2367924C1 (en) * 2008-07-03 2009-09-20 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method for formation of electromagnet radiation of deformed solid body, in particular from structural material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5175500A (en) * 1990-08-01 1992-12-29 Geonics Limited Method and apparatus for surveying terrain resistivity utilizing available VFL electromagnetic fields
RU2172005C1 (en) * 2000-07-26 2001-08-10 Институт горного дела - научно-исследовательское учреждение СО РАН Method, device and transducer for detection of electromagnetic radiation of deformable solid bodies, for example, rock specimens
RU2343282C1 (en) * 2007-07-17 2009-01-10 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method of investigating destruction of solid under load effect by its electromagnetic radiation
RU2367924C1 (en) * 2008-07-03 2009-09-20 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method for formation of electromagnet radiation of deformed solid body, in particular from structural material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dumoulin et al. Online monitoring of cracking in concrete structures using embedded piezoelectric transducers
Ryles et al. Comparative study of nonlinear acoustic and Lamb wave techniques for fatigue crack detection in metallic structures
Zahedi et al. Time–frequency analysis of electro-mechanical impedance (EMI) signature for physics-based damage detections using piezoelectric wafer active sensor (PWAS)
Filipussi et al. Study of acoustic emission in a compression test of andesite rock
Kencanawati et al. Fracture process and reliability of concrete made from high grade recycled aggregate using acoustic emission technique under compression
Joseph et al. Acoustic emission from vibration of cracked sheet-metal samples
DE102012006155B4 (en) Sensor device and method for detecting and localizing cracks in components
Frau et al. Analysis of elastic nonlinearity for impact damage detection in composite laminates
RU2472131C1 (en) Method of generation of electromagnetic radiation of strained solid of structural material
Loutas et al. Fatigue damage monitoring in carbon fiber reinforced polymers using the acousto‐ultrasonics technique
Van Den Abeele et al. Single mode nonlinear resonance acoustic spectroscopy for damage detection in quasi-brittle materials
Lee et al. Guided wave acoustic emission from fatigue crack growth in aluminium plate
Matikas Specimen design for fatigue testing at very high frequencies
Chinka et al. Influence of crack on modal parameters of cantilever beam using experimental modal analysis
RU2367924C1 (en) Method for formation of electromagnet radiation of deformed solid body, in particular from structural material
Lee et al. Acoustic emission during fatigue crack growth in aluminium plates
Pieczonka et al. Optimal selection of parameters for impact damage detection in composites based on nonlinear vibro-acoustics modulations
Kang et al. Evaluation of stress on metal surfaces by laser-induced breakdown spectroscopy
Han et al. Importance of acoustic chaos in sonic IR imaging NDE
CN103616441A (en) Electromagnetic ultrasonic signal excitation device applied to ferromagnetic material
Baram et al. Prediction of low-cycle fatigue-life by acoustic emission—1: 2024-T3 aluminum alloy
Solodov Nonlinear Acoustic Response of Damage Applied for Diagnostic Imaging
CN111766301B (en) Crack detection method, device and system
CN203630096U (en) Electromagnetic ultrasonic signal excitation device for ferromagnetic material
Liu et al. A real-time monitoring technique for local plasticity in metals based on Lamb waves and a directional actuator/sensor set

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130722