автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Тепловой метод контроля и диагностика плоских тепловыделяющих элементов в условиях их эксплуатации с оценкой остаточного ресурса

На правах рукописи

□□344ЭЭ4Б

БАРАНОВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ У^

ТЕПЛОВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКА ПЛОСКИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ С ОЦЕНКОЙ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА

Специальность - 05 11 13 Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 '3 0,47 2С23

Санкт-Петербург - 2008

003449946

Работа выполнена в Северо-Западном государственном заочном техническом университете

Научный руководитель Д-р техн. наук, Лауреат

Государственной Премии РФ в области науки и техники Будадин Олег Николаевич

Официальные оппоненты д-ртехн наук, проф Походун

Анатолий Иванович к-ттехн наук Сергеев Сергей Сергеевич

Ведущая организация Научно-исследовательский институт

интроскопии Московское Научно-производственное Производственное объединение «Спектр» (НИИИН МНПО «Спектр»)

Защита состоится 28 октября 2008 г. в 16-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.244 01 при Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу

г Санкт - Петербург, ул Миллионная, д 5, ауд 301

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Северо - Западного государственного заочного технического университета

Автореферат разослан 26 сентября 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

д-р техн. наук, проф Иванова И В.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы.

Кризисные явления в экономике, имевшие место в 90-х годах прошлого ека, привели к изношенности станочного оборудования, падению качества сырья и атериалов, снижению уровня квалификации производственного персонала

В последние годы на различных ответственных объектах неоднократно мели место факты выхода из строя плоских тепловыделяющих элементов, в том исле их наиболее распространенного вида - нагревательных элементов теклопластиковых тонкослойных (НЭСТ), в ряде случаев сопровождавшиеся озгоранием, создавая реальную угрозу безопасности, как обслуживающему ерсоналу, так и дорогостоящему и технически сложному оборудованию

Процессы обновления основных фондов предприятий, повышение ачества материалов, обучение персонала требуют значительных финансовых атрат и являются достаточно продолжительными по времени Поэтому ситуация иктует необходимость решать вопросы повышения качества (Указ Президента Ф от 04 июня 2008г № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и кологической эффективности Российской экономики») за счет создания и фименения достоверных высокопроизводительных методов контроля и иагностики технического состояния НЭСТ как на стадии отработки конструкции, онтроля при серийном производстве, так и в условиях эксплуатации, озволяющих оценить их надежность и спрогнозировать остаточный ресурс

Объект исследования - стеклопластиковый тонкослойный лектронагреватель (НЭСТ) представляющий собой получаемый прессованием ехслойный «сэндвич», внешними слоями которого являются лектроизолирующие слои, а внутренним - электропроводящий (греющий) слой

Предмет исследования - тепловой метод контроля качества НЭСТ, позволяющий получить достоверную, научно-обоснованную и объективную картину технического состояния НЭСТ на этапах

- приемо-сдаточных испытаниий в условиях серийного производства,

- отработки конструкции при реализации требований технического задания по гарантийному сроку эксплуатации и наработке (ресурсу),

- реальной эксплуатации с оценкой остаточного ресурса

Цель работы - повышение безопасности эксплуатации плоских тепловыделяющих элементов (и устройств аналогичной конструкции и назначения).

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1 Анализ современного состояния методов и средств диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов по анализу их температурных полей с оценкой остаточного ресурса

2 Теоретические исследования и математическое моделирование процесса теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния нагревательных элементов (НЭСТ) в условиях эксплуатации в замкнутом объеме,

производства, отработки конструкции, в т ч

- Исследование влияния типовых дефектов различной физической природы на температурное поле НЭСТ.

- Разработка метода определения поля электрических сопротивлений НЭСТ по его температурному полю

3. Разработка методических принципов автоматизированного теплового контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих объектов в условиях эксплуатации с оценкой остаточного ресурса

- требований к методике и программно-аппаратным средствам теплового неразрушающего контроля НЭСТ

- метода обнаружения и распознавания дефектов

- метода оценки остаточного ресурса НЭСТ

- метода выбора оптимальных параметров аппаратуры для бесконтактной регистрации температурных полей НЭСТ

- Исследование влияния величины шумов и помех на результаты

контроля

4 Экспериментальные исследования методики теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой остаточного ресурса.

Методы исследования и средства измерения•

Для решения поставленных в работе задач использовались

- теоретический метод моделирования прохождения теплового фронта через многослойную среду, в том числе, с подобластями, имитирующими дефекты,

- теоретический метод моделирования теплового состояния НЭСТ посредством формирования системы дифференциальных уравнений теплового баланса,

- методы решения обратных задач теплопроводности,

- традиционные методы статистических исследований,

- выделение случайных сигналов на фоне помех, фильтрации и распознавания образов, методы теории вероятностей

Экспериментальные исследования проводились на метрологически аттестованных средствах неразрушающего контроля с использованием современной микропроцессорной техники Обработка данных проводилась на компьютере, как по оригинальным программам, так и с использованием стандартного программного обеспечения

Практическая ценность работы заключается в следующем

1 Разработаны и реализованы в производстве метод и программно -аппаратные средства, обеспечивающие тепловой неразрушающий контроль и диагностику технического состояния НЭСТ, включающие обнаружение дефектов, определение их характеристик и оценку остаточного ресурса НЭСТ в реальных условиях эксплуатации

2 Исследованы характеристики дефектов в виде изменения электрического сопротивления греющего слоя плоских нагревательных элементов, изготовленных методом прессования Определены с вероятностью не менее 0,95 характеристики

минимальных дефектов геометрические размеры, величины сопротивления

3 Исследовано влияние дефектов различной физической природы на температурное поле НЭСТ, выявлено наибольшее воздействие дефектов в виде локальных отклонений электрического сопротивления греющего слоя

4 Применение разработанной методики теплового неразрушающего контроля и технической диагностики плоских тепловыделяющих элементов с оценкой остаточного ресурса позволяет

а) при серийном производстве

- повысить производительность контроля по сравнению с ранее применявшейся методикой контактных замеров температурного поля в 2,6-2,8 раз и повысить достоверность контроля,

б) на этапе отработки конструкции - проводить оценку выполнения требований технического задания по обеспечению гарантийных сроков эксплуатации вновь разрабатываемых НЭСI в сжатые сроки и с высокой степенью достоверности,

в) на этапе эксплуатации - давать заключение о возможности продления гарантийных сроков нагревательных элементов, либо, на основе прогноза их работоспособности, о необходимости их замены

5 Разработанные программно-аппаратные средства и метод теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой их остаточного ресурса и их отдельные блоки нашли применение на 4 предприятиях различных отраслей промышленности

Научная новизна результатов работы состоит в следующем

1 Разработан метод теплового контроля и диагностики технического состояния плоских нагревательных элементов с оценкой их остаточного ресурса в реальных условиях эксплуатации

2 Разработана обобщенная физико-математическая модель реального теплового состояния НЭСТ в условиях их функционирования с учетом влияния условий эксплуатации, тепловыделений аппаратуры и характера компоновки в замкнутом объеме

По результатам ее исследований определены граничные условия, которые необходимо создавать при контроле НЭСТ для соответствия реальным условиям эксплуатации

3 Исследовано влияние дефектов различной физической природы на температурное поле НЭСТ Показано, что наибольшее влияние оказывают дефекты в виде локальных отклонений электрического сопротивления греющего слоя от заданного

4 Разработана физико-математическая модель определения характеристик поля электрических сопротивлений греющего слоя как функции температурного поля НЭСТ, включающая процесс определения характеристик аномальных участков (дефектов) НЭСТ - величины электрического сопротивления

Разработаны два метода решения обратной задачи определения поля электрических сопротивлений греющего слоя НЭСТ по измеренному температурному полю В первом методе коэффициенты теплоотдачи на поверхности НЭСТ определяются по минимумам функционалов правдоподобия Во

втором методе используются расчетно-экспериментальные значения локальных коэффициентов теплоотдачи

5 Разработана обобщенная физико-математическая модель теплового неразрушающего контроля плоских тепловыделяющих элементов при их эксплуатации, адекватная реальному процессу, включающая

- моделирование процесса выделения тепла на плоскости с неоднородным электрическим сопротивлением греющего слоя с учетом взаимного влияния участков с локальными отклонениями электрического сопротивления и изменением электрического напряжения вдоль токоподводящих шин,

- определение матрицы электрических сопротивлений НЭСТ по его температурному полю с дискретностью, определяемой геометрической разрешающей способностью регистрирующей тепловизионной аппаратуры,

- описание погрешности результатов теплового контроля НЭСТ в зависимости от величины погрешности входных данных

6 Разработан метод оценки остаточного ресурса НЭСТ на основе ретроспективного анализа их температурных полей

Разработанные технические решения защищены «Решением» от 06 06 2007г о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006118137 от 25 05 2006г

Реализация и внедрение результатов исследований

1 Результаты представленной диссертационной работы использованы в Федеральном научно-производственном центре ОАО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения» при разработке и внедрении бесконтактной автоматизированной компьютерной технологии теплового неразрушающего контроля по методике АЕВ 6-4740 ДМ «Типовая методика теплового неразрушающего контроля температурного поля рабочей поверхности нагревателей электрических стеклопластиковых тонкослойных (НЭСТ)», применяемой

- в производственной деятельности ФНПЦ ОАО «ЦНИИСМ» при контроле НЭСТ, подлежащих поставке в интересах Минобороны РФ

Применение методики АЕВ 6-4740 ДМ взамен применявшейся методики контактного контроля АЕВ 4602 ДМ позволило сократить время приемосдаточных испытаний в 2,8 раза и повысило достоверность контроля,

- при проведении ресурсных испытаний НЭСТ в составе бункера КС 182 00 00 000 в рамках ОКР «Зарядье-2-58» по продлению гарантийных сроков комплекса «58»

По результатам проведенных работ с использованием метода оценки остаточного ресурса НЭСТ, изложенного в настоящей диссертационной работе, выдано «Заключение о продлении срока эксплуатации бункеров с НЭСТ в составе агрегатов У 168 № 435/кс - о7» от 29 10 2007г

2 На предприятиях ОАО НПО «Композит», ФГУП НПО «Молния», ООО «Мостор-7»

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и

получили положительную оценку на конференциях

1 17-я Российская научно-техническая конференция с международным участием «Неразрушающий контроль и диагностика», Екатеринбург, УГТУ-УПИ, ул Мира, 19, 5-11 сентября 2005г

2 6-я специализированная выставка и конференция «Изделия и технологии двойного назначения Конверсия ОПК», Москва, ВВЦ, 18-21 октября 2005г

3 Всероссийская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика при производстве и эксплуатации авиационной и космической техники», 5-7 октября 2005г, Санкт-Петербург, Выставочный центр Северо-Запада РФ

4 5-ая международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», Москва, Олимпийский пр, 16, 2006г

5. 14 ежегодная международная конференция и выставка «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», г Ялта, 16-20 октября 2006г

6 27 ежегодная международная научно-практическая конференция «Композиционные материалы в промышленности» (Славполиком), г Ялта, 28 мая-1 июня 2007г

7 15 юбилейная международная конференция «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», г Ялта, 1-5 октября, 2007г С 131-139

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ, из них 5 работ опубликованы в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК и 1 решение о выдаче патента на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Содержит основной текст (155 страниц), рисунки, таблицы, список использованной литературы (161 наименование)

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Метод теплового контроля и диагностики технического состояния плоских нагревательных элементов с оценкой их остаточного ресурса в реальных условиях эксплуатации

2 Обобщенная физико-математическая модель реального теплового состояния плоских тепловыделяющих элементов в условиях их функционирования с учетом влияния условий эксплуатации, адекватная реальному процессу

3. Результаты исследований влияния дефектов различной физической природы на температурное поле НЭСТ

4 Метод определения матрицы электрических сопротивлений НЭСТ по его температурному полю

5. Результаты экспериментальных исследований процесса теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния НЭСТ в реальных условиях эксплуатации с оценкой остаточного ресурса.

Содержание работы.

Во «Введении» обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, задачи исследований, их научная новизна, практическая ценность полученных результатов, сформулированы защищаемые положения.

Тепловыделяющие элементы на основе НЭСТ получили широкое распространение, начиная от сугубо бытового, заканчивая приборами для поддержания заданного температурного режима аппаратуры в ракетно-космической технике.

В частности, НЭСТ устанавливается в бункерах пусковых установок ракетных комплексов «Старт», "Тополь" и "Тополь-М" (рис.1).

Рис.1. Пусковая установка (ПУ) комплекса «Старт».

Их назначение — поддержание заданного техническими условиями температурного режима функционирования аппаратуры в бункерах ПУ.

Таким образом, учитывая степень сложности и ответственности объектов эксплуатации, в которые устанавливаются НЭСТ, разработка достоверного метода контроля НЭСТ с определением его текущего технического состояния и оценкой остаточного ресурса является своевременной и актуальной задачей.

В Главе I показано, что:

1. Тепловыделяющие элементы (НЭСТ) являются одним из важнейших элементов сложных технических систем.

2. Несмотря на все возрастающий объем использования различных методов дефектоскопии, проблемам повышения достоверности и информативности этих методов применительно к данному объекту исследований в производственных условиях и реальных условиях эксплуатации с оценкой остаточного ресурса посвящено относительно небольшое количество публикаций.

3. Основным требованием, предъявляемым к НЭСТ, является обеспечение необходимого электрического сопротивления для выделения соответствующего количества энергии.

В случае отклонения от требований технологического процесса на поверхности НЭСТ образуются участки, имеющие электрическое сопротивление,

отличное от заданного (дефектные участки) Внешним проявлением этого является повышенное тепловыделение на таких участках Следовательно, посредством регистрации и анализа температурных полей поверхности НЭСТ можно судить о наличии и поведении во времени дефектных участков Таким образом, тепловой метод неразрушающего контроля в данном случае является предпочтительным

4 Объективной характеристикой, определяющей техническое состояние нагревательных элементов, является матрица электрических сопротивлений, а дефектом, определяющим выход НЭСТ из строя — критическое отклонение электрического сопротивления участка НЭСТ от предельного заданного

В результате анализа, проведенного в главе 1, показаны преимущества и недостатки применяемых на практике технологий, программно-аппаратных срсдств, математического аппарата для решения поставленной задачи

По результатам исследований разработаны задачи исследований диссертационной работы

В главе 2 рассмотрено теоретическое обоснование процесса теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов с оценкой погрешности результатов контроля

Для проведения теоретических исследований разработана и реализована в виде программного обеспечения физико-математическая модель теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов в условиях эксплуатации

Разработана система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающая процесс функционирования произвольного количества НЭСТ в замкнутом объеме (в условиях эксплуатации) с целью определения их реального теплового состояния, в результате решения которой формируется картина теплового состояния исследуемого объекта и значения коэффициентов теплоотдачи на поверхности НЭСТ, необходимые для дальнейших исследований

Для исследования температурного поля по толщине НЭСТ моделировался процесс нестационарной теплопроводности в трехслойной пластине в одномерной постановке с внутренним распределенным источником тепла (рис 2)

П1, /с

111, /с

С1,р1,Л1 0,4

<п 0,3 С:,/)1, Лг.д-,

Cl.fi!, Л/ 03-О1 0,4 С1,/)!,Л1

д Пг-Ге <"'Тс

'г!С1 /4. ЬI

а) Дефект отсутствует б) С воздушным дефектом 0,1 мм

Рис 2 Расчетная схема для исследования температурного поля по толщине НЭСТ

стрт Ц- = ¿(Я,,, + Чу.,т = Ш,I > 0.x. = ¿«У. , (1)

01 дх ох "

где объемно распределенные источники тепла - только во втором слое (те =2)

д' =<5Г/( /<52, Цц-Р/Р- удельная мощность греющего слоя НЭСТ, отнесенная к его площади

Приняты следующие обозначения

Ьх- текущее время и координата, направленная перпендикулярно поверхности НЭСТ с началом на поверхности, обращенной вверх,

дI, ¿>2, ¿з — толщина верхнего электроизоляционного слоя, толщина греющего слоя, толщина нижнего электроизоляционного слоя,

ст, Л» Рт ~ удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности и плотность «г-ного слоя НЭСТ

Решение задачи осуществляется численным путем при использовании одного из методов конечных разностей

В табл 1 приведено, в качестве примера, распределение температурного поля по толщине горизонтально расположенного НЭСТ в случае наличия дефекта в виде воздушного расслоения толщиной 0,1 мм

__Таблица 1

X, мм Электроизолирую- Середи- Грею- Электроизолирующий

щий слой на де- щий слой

фекта слой

0 0,2 0,4 0,5 0,65 0,80 1,0 1,2

/=1 мин 55,77 56,01 56,33 57,78 57,92 57,85 57,56 57,36

/=3 мин 82,11 82,50 82,90 84,56 84,72 84,65 84,31 83,99

г=10мин 87,86 88,29 88,71 90,42 90,58 90,51 90,16 89,81

Проведенные исследования показали, что дефекты в виде воздушных расслоений не оказывают существенного влияния на характеристики температурного поля и в дальнейшем анализе могут не учитываться

С целью оценки влияния на температурное поле НЭСТ дефектов в виде локальных участков с Измененным электрическим сопротивлением разработана физико - математическая модель, описывающая температурное поле поверхности НЭСТ как функцию поля электрических сопротивлений греющего слоя

в = Я ^Д), (2)

а аК„а„ а„

где а- суммарный коэффициент теплоотдачи на поверхностях НЭСТ, в-Т-Тс - уров-невая температура, С/о -напряжение на подводящих клеммах токоведущих шин, Яке-среднее значение электрического сопротивления единицы площади греющего слоя, а„- расстояние между токоведущими шинами, к — коэффициент отклонения действительного сопротивления локального участка от ЯКв, Ау - длина локального участка в направлении между шинами

Функция Р(к,Ау/а,) является инвариантной по отношению к типам НЭСТ и условиям проведения контроля и определяется типом питающего напряжения

Р(к,Ау/а„) = (3)

а„

На рис.3, в качестве примера, приведены результаты расчетов температуры поверхности: изменение температуры поверхности локального участка НЭСТ в зависимости от величины отклонения электрического сопротивления (к) и относительной длины участка в расстоянии между шинами (Ау/а„).

25 0.3 0.35

Рис. 3. -Влияние отклонения электрического сопротивления (Лка) и относительной длины

-к-о.75 -■-<! в: к=0 85 к=0.5а -. = 0,55

- к=1.05-1 -I------к-1.. = ■ х . -'::

__его температуру.

Полученный результат свидетельствует о том, что отклонение значения сопротивления греющего слоя от заданного номинального на локальном участке проявляет себя через отклонение температуры греющего слоя от некоторого ее среднего значения тем сильнее, чем меньше относительная длина (по отношению к расстоянию между шинами) этого участка и больше коэффициент неравномерности электрического сопротивления.

Разработаны два метода решения задачи определения поля электрических сопротивлений греющего слоя НЭСТ по измеренному температурному полю.

В первом методе поле электрических сопротивлений и коэффициенты теплоотдачи на поверхности НЭСТ определяются по минимумам функционалов правдоподобия обратной задачи:

р = (4)

Здесь 0ухр - экспериментально измеренные значения температуры на поверхности НЭСТ,

<9у'еог(7?1). аф ~ теоретически рассчитанные значения температуры на поверхности НЭСТ на основании нижеприведенных зависимостей, г,} - целочисленные значения координат поверхности НЭСТ. Связь между г, /' и реальными координатами поверхности осуществляется посредством соотношений: х = г х Ах,

у 4у

Дх и Лу - величины пространственной разрешающей способности тепловизионной системы, посредством которой проводились измерения: Г Ах = 2atg(5x/2) ] Ау = 2а1§(3/2).

Здесь дх, ду - угловая разрешающая способность тепловизионной системы, а - расстояние от тепловизионной системы до контролируемой поверхности

НЭСТ.

Для определения &цет(Щ, аф сформирована система уравнений с учетом

специфики решения обратной задачи

0 1 U0 Д ■

J'l

a,j=a = idem - условно постоянная величина,

R А 1 " % + «ЛхА>''

/=2

,п, 1=1,2 ,т

0л

1.4

AU = U(l-U(x = b„) = Ull[ 1-

1 + е"

Во втором методе для определения поля электрических сопротивлений поверхности НЭСТ по его температурному полю разработан алгоритм расчета, ключевым звеном которого является определение локального коэффициента теплоотдачи участка поверхности НЭСТ

В этом случае используются расчетно-экспериментальные значения локальных коэффициентов теплоотдачи av Локализация значений ач обусловлена тем, что лучистая составляющая коэффициента теплоотдачи а,/уч, имеющая большую весовую долю по сравнению с конвективной составляющей а,*онв, в значительной степени зависит от температуры

В алгоритм расчета матрицы сопротивлений RKe, вводятся дополнительно следующие процедуры

1) определяется средняя температура поверхности в =—VV61 НЭСТ

mn^itt

2) определяется среднее значение суммарного коэффициента теплоотдачи на по-

р

верхностях НЭСТ = —г~г~,

апЬп<?ср

3) определяется конвективная составляющая, входящая в величину асумср, слабо зависящая от разброса температуры по сравнению с влиянием на ее величину характерного размера теплообмена - а„, аша = (0,27 + 0,54)—Рг'25;

а„ К

кс, vc, Ргс - коэффициент теплопроводности, коэффициент кинематической вязкости и число Прандтля окружающего воздуха,

g, р, а, е- ускорение свободного падения, коэффициент объемного теплового расширения, модифицированное значение константы Стефана-Больцмана, степень черноты верхней и нижней поверхностей НЭСТ,

L = VaA " характерный размер теплообмена, где ап, Ъп - ширина (расстояние между токоведущими шинами) и длина греющего слоя НЭСТ

4) определяется средняя величина лучистой составляющей коэффициента теплоотдачи

&луч &сум ~&конв ) (5)

5) определяются значения функций локальных коэффициентов лучистого теплообмена

А+7;+273 Т +273 4 -100 ' 100 , (6)

6) определяется среднее значение Каср по формуле, сходной с формулой для определения средней температуры поверхности НЭСТ,

7) определяется поправочный коэффициент е, представляющий собой суммарное значение приведенной степени черноты НЭСТ и поверхностей среды

е=а,учср / К*, (7)

8) вычисляются локальные суммарные коэффициенты теплоотдачи

гч г* г- X/" А?) Гх\

коне ° <21Ч//>

9) вычисляются сопротивления первых участков в каждой г -той цепочке

,'=1.2 3, (9)

9и (1 | у )2 «„ДхДу

10) вычисляются сопротивления последующих участков в каждой / -той цепочке

сх 0 ос О

К,2 = - 12 11, /?,3 = 13 13 и т д до и-ного значения в каждой г-той цепочке «А аАл

Применение того или иного метода определяется условиями проведения контроля, степенью необходимости оперативного получения результатов, требуемой погрешности и т п

Основной погрешностью при определении локальных коэффициентов теплоотдачи (ау) является выбор характерного размера участка поверхности НЭСТ, участвующего в процессе теплообмена при вычислении конвективной составляющей (акот) среднего значения коэффициента теплоотдачи (асумср)

Таким образом, по результатам исследования физико-математических моделей теплового состояния НЭСТ в условиях контроля и реальной эксплуатации можно сделать выводы

1 Температурное поле НЭСТ в реальных условиях эксплуатации существенным образом отличается от такового в условиях контроля Для создания реального теплового состояния НЭСТ при контроле, соответствующего наиболее напряженным условиям эксплуатации, необходимо

а) Обеспечить при контроле коэффициент теплоотдачи, соответствующий наиболее напряженным условиям функционирования НЭСТ в момент их отключения - до 20-22,5 Вт/м2 К

б) Учитывать коэффициент неравномерности температурного поля при вертикальном расположении НЭСТ, достигающий 1,25—1,35

2 Дефекты в виде расслоений (воздушных зазоров) изменяют значение температурного поля НЭСТ примерно на 1°С при среднеуровневой температуре порядка 90°С, таким образом, степень влияния такого рода дефектов весьма незначительна Гораздо большее влияние на температурное поле оказывают дефекты в виде локальных неравномерностей электрического сопротивления,

причём степень их влияния там больше, чем меньше их относительные размеры и ! больше коэффициент неравномерности электрического сопротивления.

3. Разработаны алгоритмы определения матрицы электрических сопротивлений НЭСТ по температурному полю поверхности.

В главе 3 приведены методические принципы разработки и внедрения методов и программно-аппаратных средств автоматизированной диагностики |

технического состояния плоских тепловыделяющих объектов в условиях эксплуатации с оценкой остаточного ресурса.

Определены требования к методике и программно-аппаратным средствам контроля. I

Методика контроля должна обеспечивать: обнаружение аномальных | участков; определение численных значений сопротивления греющего слоя; ! архивирование результатов контроля и проведение сопоставительного анализа с результатами предыдущих замеров характеристик данного НЭСТ; оценку | остаточного ресурса; применение серийной аппаратуры с оптимальными для [ решения данных задач характеристиками; использование программного обеспечения, реализующего разработанные методы контроля и обработки информации.

Метод оценки остаточного ресурса НЭСТ основан на ретроспективном анализе изменения поля электрических сопротивлений (их аномальных значений) во времени с последующей экстраполяцией зависимости Я анолг. (т) до выполнения условия Я аном. (т) = Япорог.

Промежуток времени экстраполяции должен превышать предполагаемое время остаточного ресурса. Момент времени тмах, когда будет выполнено условие [ Яаном. (т ) = Япорог. и будет временем выхода НЭСТ из строя, а промежуток времени от текущего значения т до тмах является временем остаточного ресурса.

Физической основой данного метода оценки остаточного ресурса является основанный на экспериментальных данных факт, что в диапазоне рабочих температур (до 100°С) изменение электрических характеристик НЭСТ носит деградационный характер, подчиняющийся практически линейной зависимости.

Оценка остаточного ресурса НЭСТ

о о

90 80

—^^—Экспериментальное значение сопротивления

знамение Электра ее к ого

сопротивления

о

Ю 20 —^Ю-Экстропол40да сопрот№Л§|@1Я

Время измерения (мес)

Рис.4

При приближении к температурам, близким к тем, при которых начинают

происходить деструкционные процессы в связующем электропроводящего и изолирующего слоев (1°С > 130 - 150°С), процессы изменения электрофизических характеристик НЭСТ начинают носить лавинообразный характер. Учитывая степень ответственности объекта эксплуатации и экономическую составляющую (стоимость НЭСТ 100-200 долларов США, стоимость аппаратуры в бункере - сотни тысяч долларов) пороговое значение электрического сопротивления следует назначать с максимальным запасом.

Исследованы распределения характеристик аномальных участков НЭСТ.

Распределение количетва аномальных

участков на поверхности от порогового

значения температуры

о ~ ГГТТ У ~7 ; ~ ; •......"Т "

р

£

Б 0.8

1 / V

8 3 0.6 --- -...... - ... 1 -../..- \ ...

л / \

| 0.4

I * 0.2 / V,

20 40 60 80 100 120

Пороговое значение темперетуры Тп (граД.С)

Рис 5. Рис.6

Исходя из полученных экспериментально статистических данных по характерным размерам аномальных участков и температурным полям НЭСТ, выявлено, что существует пороговое значение температуры (80°С) и характерный размер дефекта - линейным размером 10мм. Из этого следует, что требуемые характеристики оптико - электронной системы тепловизионной аппаратуры не выходит за рамки возможностей технической реализации и укладываются в диапазон характеристик существующей тепловизионной аппаратуры. Для экспериментальных исследований и внедрения выбран тепловизионный прибор "ИРТИС-2000" (производство - Россия).

Исследование влияния величины погрешности на результаты контроля показало, что в погрешность определения поля электрических сопротивлений и коэффициентов теплоотдачи по поверхности НЭСТ вносят вклад ошибки 3-х типов:

- ошибки, связанные с погрешностью задания геометрических и теплофизических параметров слоев объекта;

- ошибки, связанные с шумами аппаратуры;

- ошибки, обусловленные факторами, неучтенными используемой моделью теплопередачи в исследуемом объекте (методические).

Распеделение характериных размеров аномальных участков (частотное и интегральное)

Величина характерного размера аномального участка Х[мм]

Рис. 7 Рис. 8

Погрешность определения электрического сопротивления НЭСТ определяется

соотношением:

A2R/R2 = Y.1=n P¡ (Ax/xJ2 , N- количество параметров, i=l

(Ax/xf- дисперсия ошибки, вносимой i-м параметром, p¡— весовой коэффициент i-го параметра.

В развернутом виде с учетом параметров, входящих в зависимости,

описывающие значение электрического сопротивления:_

&R/R = ÍfAo/а/ +(A0/9)2+(Ax/x)2+(Ay/y)2+O,5(An/n)2+2(AU/Uf Подставляя максимальные численные значения составляющих погрешности, получим:

AR/R = 0,10.

Функциональная схема программно-аппаратных средств проведения теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой остаточного ресурса приведена на рис. 9.

Sd(x,y)= Sd(x,y)= Sd(x.y)=

50x50mm ЗОхЗОтт 10x10mm

Рис. 9 Функциональная схема программно - аппаратных средств

В главе 4 изложены результаты экспериментальных исследований процесса теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов с оценкой остаточного ресурса

Программа экспериментальных исследований включала в себя четыре направления

1 Экспериментальные исследования функционирования НЭСТ в замкнутом объеме с целью

- определения теплового состояния НЭСТ в замкнутом объеме,

- разработки режимов контроля НЭСТ в условиях их производства, обеспечивающих имитацию функционирования в замкнутом объеме

2 Исследования процесса теплового контроля НЭСТ с характерными дефектами, как участками с аномальным электрическим сопротивлением

3 Экспериментальные исследования разработанного метода оценки остаточного ресурса

4 Проведение теплового контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой их остаточного ресурса в соответствии с разработанной методикой

По первому направлению экспериментальные исследования проводились в рамках программы испытаний тепловой системы бункеров, размещенных в термокамере холода Отработка проводилась при четырех значениях температуры в камере Тс= -40°С, Гс=-30°С, Гс=-20°С и Тс=-5°С Исследования показали, что экспериментальные температурно-временные зависимости температуры НЭСТ внутри бункеров в целом соответствуют теоретическим зависимостям, представленным в главе 2

Для обеспечения соответствия условий контроля НЭСТ реальным условиям эксплуатации смоделировано и реализовано в эксперименте время выхода на режим, структура и размеры пакета теплоизолирующей подложки, на которой должен размещаться НЭСТ при контроле по разработанной методике, исходя из условия обеспечения соответствия температурного поля и величины суммарного коэффициента теплоотдачи

Экспериментальные исследования НЭСТ с дефектами в виде локальных отклонений поля электрических сопротивлений, проведенные на 57 заготовках греющего слоя НЭСТ посредством специально разработанного приспособления, показали, что коэффициент корреляции между температурным полем НЭСТ и распределением электрического сопротивления составляет от 0,92 до 0,98 , что позволяет тесноту связи считать хорошей и подтверждает достоверность разработанного метода определения электрического сопротивления На рис 10(а-г) приведены некоторые результаты исследований

б - термограмма НЭСТ (исходная)

а - термограмма НЭСТ после обработки

в.- отношение весовых коэффициентов

1 2 3 4 5 6 7 В 9 10 11 12 13 14 15

■ 0.256-0.276 ■ 0.276-0.296 О 0.298-0.316 О 0.316-0.336 О 0,336-0.356 • 0.356-0,376 • 0.376-0.396 в 0.396-0.416 • 0.416-0,436

г-Зависимость температуры от

весового коэффициента электрического слпротивления линейки греющего слоя

Весовой коэффициент (/1000)

Рис.10 а-г

Для экспериментального исследования метода оценки остаточного ресурса была изготовлена партия НЭСТ с искусственными дефектами в виде участков с пониженным электрическим сопротивлением, близким к пороговому значению. Данные НЭСТ были смонтированы в бункер и подвергнуты ресурсным испытаниям при имитации наиболее теплонапряженных условий эксплуатации.

В процессе проведения ресурсных испытаний контроль температурного поля поверхности НЭСТ периодически проводился тепловизионным прибором

:а данных, включающая определение поля электрических сопротивлений НЭСТ, оценка остаточного ресурса посредством соответствующих программно-аппаратных средств проводилась по методике, изложенной в главе 2.

Исследования проводились до достижения хотя бы одного участка испытуемых НЭСТ значения

'ИРТИС-2000". Последующая обрабо1

—•— Экстрол ОПЯЦЙЯ

Рис.11.

сопротивления, равного критическому

Результаты экспериментальных исследований показали, что разработанный метод оценки остаточного ресурса НЭСТ позволяет определить время остаточного ресурса с погрешностью 12%, что позволяет сделать вывод о его достоверности и возможности применения на практике

Проведен производственный тепловой контроль НЭСТ (580 шт различных типов) как в условиях производства, так и в условиях реальной эксплуатации в соответствии с разработанной и ранее применявшейся методиками Статистическая обработка результатов контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов с оценкой их остаточного ресурса в соответствии с разработанной методикой по сравнению с ранее применявшейся, свидетельствует о преимуществах разработанной методики (табл 2)

Таблица 2

№ ПП Наименование параметра Численные значения параметра

По разработанной методике По ранее применявшейся методике

1 2 3 4

1 Минимальный размер дефектного участка (мм х мм) 10x10 25x25

2 Погрешность определения электрического сопротивления участков греющего слоя \%] менее 10% Не определяется

3 Оценка остаточного ресурса Имеется погрешность 12% Не производится

4 Контроль в реальных условиях эксплуатации проводится Не проводится

5 Вероятность достоверного измерения температуры 0,99 0,87 (за счет прогрева в процессе измерения)

6 Время контроля одного НЭСТ (производительность контроля) без учета времени выхода на режим [мин] 1 мин 60 мин

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Разработаны и реализованы в производстве метод и программно -аппаратные средства, обеспечивающие тепловой неразрушающий контроль и диагностику технического состояния НЭСТ с оценкой их остаточного ресурса, включающие обнаружение дефектов, определение их характеристик и оценку остаточного ресурса НЭСТ в реальных условиях эксплуатации

2 Разработана обобщенная физико-математическая модель реального теплового состояния НЭСТ в условиях их функционирования с учетом влияния условий эксплуатации, тепловыделений аппаратуры и характера компоновки в

бункере

По результатам ее исследований определены граничные условия, которые необходимо создавать при контроле НЭСТ для соответствия реальным условиям эксплуатации

3 Исследовано влияние дефектов различной физической природы на температурное поле НЭСТ Показано, что наибольшее влияние оказывают дефекты в виде локальных отклонений электрического сопротивления греющего слоя от заданного

4 Разработана физико-математическая модель для определения характеристик поля электрических сопротивлений греющего слоя как функции температурного поля НЭСТ, включающая процесс определения характеристик дефектов Разработаны два метода решения обратной задачи определения поля электрических сопротивлений греющего слоя НЭСТ по измеренному температурному полю В первом методе коэффициенты теплоотдачи на поверхности НЭСТ определяются по минимумам функционалов правдоподобия Во втором методе используются расчетно-экспериментальные значения локальных коэффициентов теплоотдачи

5 Разработана обобщенная физико-математическая модель теплового неразрушающего контроля плоских тепловыделяющих элементов при их эксплуатации, адекватная реальному процессу, включающая

- моделирование процесса выделения тепла на плоскости с неоднородным электрическим сопротивлением греющего слоя с учетом влияния участков с локальными отклонениями электрического сопротивления и изменением электрического напряжения вдоль токоподводящих шин,

- определение матрицы электрических сопротивлений НЭСТ по его температурному полю с дискретностью, определяемой геометрической разрешающей способностью регистрирующей тепловизионной аппаратуры,

- описание погрешности результатов теплового контроля НЭСТ в зависимости от величины погрешности входных данных

6 Разработан метод оценки остаточного ресурса НЭСТ на основе ретроспективного анализа их температурных полей

7 Разработанные программно-аппаратные средства и метод теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой их остаточного ресурса и их отдельные блоки нашли применение на 4 предприятиях различных отраслей промышленности для теплового автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ

Разработанные технические решения, в т ч метод оценки остаточного ресурса НЭСТ, защищены Решением от 06 06 07г о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006118137 от 25 05 2006г

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Статьи в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК

1 Будадин О H, Баранов С В. Тепловой контроль безопасной эксплуатации плоских нагревательных элементов в реальных условиях с оценкой остаточного ресурса. // Безопасность труда в промышленности - 2007 - № 9 - С. 60-66

2 Баранов С.В, Будадин О.Н. Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных условиях эксплуатации // Дефектоскопия -2008.-№ 2 -С 94-106.

3. Баранов СВ., Будадин ОН., Лебедев ОВ, Слитков М.Н Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов при эксплуатации с оценкой остаточного ресурса. // Контроль.

ТТ.,,.___________. ЛЛЛ'7 » ■ П Л 1 г ЛЛ

Дич! nuwinna. — AUU/ - J1ÏO -l^U-^Z

4. Лебедев О.В, Будадин О Н., Баранов С В, Авраменко В Г. Тепловая дефектометрия многослойных изделий на основе решения обратных задач нестационарной теплопроводности. - Контроль. Диагностика. // 2007. - № 6. - С 1623.

5. Авраменко В Г, Будадин О H, Абрамова Е В, Баранов С В , Кутюрин В Ю. Определение характеристик внутренней структуры материала тепловым неразрушающим контролем с использованием быстрого преобразования Фурье // Вопросы оборонной техники. Серия 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении -2007 -№2 (147). - С.37-43.

Публикации в других изданиях

6. Баранов С В , Будадин О H, Абрамова Е В., Слитков М.Н, Потапов А.И. Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных условиях эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвузовский сборник - Санкт - Петербург, 2006.-Вып 13. С. 77-86.

Патенты на изобретение

7. Положительное решение от 06.06.07г. о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006118137 от 25.05 2006г. Способ теплового контроля технического состояния нагревателей электрических стеклопластиковых тонкослойных. Авторы: Будадин О H, Баранов C.B., Слитков М.Н, Соболь ЛА

Труды конференций

8. Баранов С В, Будадин О Н., Лебедев О В., Слитков М.Н. Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных условиях их эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса. - 5-ая международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», Москва, 16-19 мая, 2006г. Москва, Олимпийский пр., 16

9 Будадин О H, Баранов С В , Слитков M H, Абрамова Е В Тепловой

контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных условиях эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса -Сборник докладов. 17-я Российская научно-техническая конференция с международным участием «Неразрушаю щий контроль и диагностика», Екатеринбург, УГТУ-УПИ, ул. Мира, 19, 5-11 сентября 2005г.

10. Баранов С.В , Лебедев О.В., Авраменко В.Г. Разработка метода тепловой дефектометрии на основе решения обратных задач нестационарной теплопроводности -Тезисы докладов. 6-я Международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», Москва, 15-17 мая, 2007г. Москва, Олимпийский пр, 16

11 Баранов С В, Будадин О H, Лебедев О В Диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов. - 6-я специализированная выставка и конференция «Изделия и технологии двойного назначения Конверсия ОПК», Москва, ВВЦ, 18-21 октября 2005г

12 Баранов С В, Будадин ОН., Абрамова ЕВ Тепловая дефектометрия и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов с оценкой остаточного ресурса - Всероссийская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика при производстве и эксплуатации авиационной и космической техники», 5-7 октября 2005г, Санкт-Петербург, Выставочный центр Северо-Запада РФ.

13 Баранов СВ, Слитков МН, Абрамова Е.В Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных услвиях эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса. - Тезисы докладов 6-я Международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», Москва, 15-17 мая, 2007г. Москва, Олимпийский пр., 16

14. Баранов С В , Будадин О.Н, Лебедев О.В, Абрамова Е В , Авраменко В.Г., Троицкий -Марков Р.Т. Разработка метода тепловой дефектометрии на основе решения обратных задач нестационарной теплопроводности - 14 ежегодная международная конференция и выставка «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», г. Ялта, 16-20 октября 2006г.

15. Баранов СВ, Будадин ОН, Лебедев О В., Слитков МН. Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных условиях их эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса - 5-ая международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», 16-19 мая, 2006г. Москва, Олимпийский пр., 16

16. Будадин ОН, Баранов C.B., Лебедев ОВ, Авраменко В.Г, Кутюрин В.Ю. Разработка метода тепловой дефектометрии на основе решения обратных задач нестационарной теплопроводности. - 27 ежегодная международная научно-практическая конференция «Композиционные материалы в промышленности» (Славполиком), г. Ялта, 28 мая-1 июня 2007г.

17 Баранов С В , Будадин О H, Троцкий- Марков Р Т. Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в

реальных условиях эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса - 27 ежегодная международная научно-практическая конференция г Ялта, 28 мая-1 июня 2007г.

18. Авраменко. В.Г., Будадин О.Н, Абрамова Е В., Баранов С.В. Определение характеристик внутренней структуры материала методом теплового контроля на основе быстрого преобразования Фурье с оценкой погрешности результатов -Сборник докладов 15 Юбилейной международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», г. Ялта, 1-5 октября, 2007г С 131-139.

19. Баранов С В, Будадин О.Н., Слитков М.Г. Тепловой контроль технического состояния нагревательных элементов в реальных условиях с оценкой остаточного ресурса. - Сборник докладов Пятнадцатой Юбилейной международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», г. Ялта, 1-5 октября, 2007г. С 151-158.

Автореферат

ТЕПЛОВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКА ПЛОСКИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ С ОЦЕНКОЙ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА

Баранов Сергей Васильевич

Сводный темплан 2008г. Лицензия ЛР № 020308 от 14 02.97 Редактор

Подписано в печать 18 09 08г Формат 60x84 /16

Б.кн -журн П.л. 1 Б л. 1 РТПРИОСЗТУ

_Тираж 100 Заказ 2030_

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул Миллионная, 5

Введение

1 Анализ современного состояния методов и средств диагностики технического состояния тепловыделяющих объектов с оценкой их остаточного ресурса по анализу температурных полей

1.1 Современное состояние методов теплового неразрушающего контроля материалов , изделий и конструкций

1.2 Анализ современного состояния методов обнаружения дефектов и определения их характеристик при неразрушающем контроле

1.2.1 Анализ методов обнаружения дефектов

1.2.2 Анализ современных методов определения характеристик дефектов при тепловом неразрушающем контроле

1.3 Анализ современного состояния математического моделирования процессов теплового неразрушающего контроля материалов, изделий и конструкций

1.4 Современное состояние методов оценки достоверности результатов контроля, в том числе в условиях отсутствия эталона, и определение погрешности измерений

1.5 Постановка задачи исследования.

1.6 Выводы по разделу

2 Теоретическое моделирование процесса теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов в условиях контроля и реальной эксплуатации

2.1 Разработка физико-математической модели теплового состояния НЭСТ в условиях эксплуатации в замкнутом объеме

2.2 Разработка физико-математической модели теплового состояния НЭСТ в процессе индивидуального функционирования.

2.3 Разработка физико-математической модели определения поля электрических сопротивлений греющего слоя как функции температурного поля

2.4 Теоретические исследования процесса теплового неразрушающего контроля НЭСТ

2.4.1 Исследование влияния дефектов в виде воздушных расслоений между греющим слоем и электроизоляционными слоями

2.4.2 Исследование влияния дефектов в виде отклонения электрического сопротивления локального участка греющего слоя на температурное поле НЭСТ

2.4.3 Исследование влияния аномальных участков

НЭСТ на результаты контроля

2.5 Выводы по разделу

3 Методические принципы разработки и внедрения методов и программно-аппаратных средств автоматизированной диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих объектов в реальных условиях их эксплуатации

3.1 Разработка требований к методике и программно-аппаратным средствам теплового контроля и диагностики технического состояния плоских нагревательных элементов

3.2 Разработка метода оценки остаточного ресурса

3.3 Разработка метода выбора оптимальных параметров аппаратуры для бесконтактной регистрации пространственного распределения тепловых полей

3.4 Исследование влияния величины шумов и помех на результаты контроля.

3.5 Исследование погрешности результатов теплового контроля в зависимости от погрешностей исходных данных (теплофизических и геометрических характеристик, шумов аппаратуры и т.п.)

3.6 Разработка программно-аппаратных средств

3.7 Выводы по разделу

4 Экспериментальные исследования и внедрение метода теплового контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов в условиях производства и реальных условиях эксплуатации с оценкой остаточного ресурса

4.1 Экспериментальные исследования и определение режимов теплового контроля, адекватных условиям функционирования НЭСТ в замкнутом объеме

4.1.1 Экспериментальные исследования теплового состояния НЭСТ в замкнутом объеме

4.1.2 Экспериментальные исследования температурного поля НЭСТ в условиях контроля контактными средствами измерений

4.1.3 Экспериментальные исследования теплового состояния НЭСТ в условиях контроля средствами тепловизионной техники

4.2 Экспериментальные исследования полей электрических сопротивлений греющего слоя

4.3 Экспериментальные исследования метода оценки остаточного ресурса

4.4 Проведение теплового контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой их остаточного ресурса в соответствии с разработанной методикой

4.5 Выводы по разделу

5 Основные результаты работы

6 Литература

Для поддержания оптимального температурного режима функционирования электронного оборудования и комфортных условий для человека широко применяются плоские тепловыделяющие элементы, в том числе нагревательные элементы стеклопластиковые тонкослойные (НЭСТ). К числу наиболее важных объектов, где используются НЭСТ, относятся объекты космической техники и наземные устройства стратегических ядерных сил. (Рис.1)

Рис. 1. Пусковая установка ракетного комплекса «Старт». Смонтированные в бункерах пусковых установок (ПУ) нагревательные элементы служат для поддержания заданных температурных режимов. (Рис.2)

Рис.2. Бункер ПУ без аппаратуры (задний люк и передняя крышка открыты).

Стеклопластиковый тонкослойный электронагреватель (рис.3) представляет собой получаемый прессованием трехслойный «сэндвич», внешними слоями которого являются электроизоляционные слои, а внутренним - электропроводящий слой.

Напряжение питания и [В]

Нагревательный слой

Изолирующий (стеклопластиковый)

Я-0

Напряжение питания и [В]

Рис.З.Схема нагревательного элемента стеклопластикового тонкослойного.

Электропроводящий слой представляет собой полимерную композицию, состоящую из стеклоткани, пропитанной связующим с электропроводящими добавками, например, мелкодисперсной угольной сажей. Подвод питания к греющему слою осуществляется специальными медными токоведущими шинами. Концентрация графита, плотность, температура пропитки и т.п. определяются требованием получения необходимого электрического сопротивления Я для выделения соответствующего количества энергии. Основной характеристикой, определяющей параметры температурного поля, является «плотность» и распределение по площади электрического сопротивления греющего слоя. Таким образом, можно определить дефект греющего слоя как участок с координатами контура 5(х,у), имеющий электрическое сопротивление К^ отличное от номинального Яп0т- На надежность НЭСТ наиболее сильно влияют дефектные участки с пониженным сопротивлением < /?„от, так как на них происходит наиболее сильное выделение энергии,

1.1) где ASi - элементарная площадка электропроводящего слоя, АЯ1 -электрическое сопротивление элементарной площадки, /Ш,- падение напряжение на границах элементарной площадки.

Это ведет к прогару стеклопластикового слоя, выходу НЭСТ из строя и, если не принять соответствующих мер, к возгоранию НЭСТ (рис. 4).

Рис. 4.Фотография дефектного НЭСТ.

По отношению к другим устройствам аналогичного назначения они обладают рядом преимуществ: малый объем при большой теплоотдаче, относительно низкая температура поверхности, невысокие питающие напряжения как постоянного, так и переменного тока, сравнительная простота технологии изготовления при относительно низких ценах, что и определило их широкое применение.

Кризисные явления в экономике, имевшие место в 90-е годы прошлого столетия, привели к изношенности станочного оборудования, падению качества сырья и материалов, снижению уровня квалификации производственного персонала.

Поэтому, несмотря на достаточно высокую эксплуатационную надежность, в последние годы неоднократно имели место случаи выхода из строя (в ряде случаев — с возгоранием) плоских нагревательных элементов в процессе эксплуатации в различных ответственных объектах. Это в ряде случаев создавало реальную угрозу безопасности, как для обслуживающего персонала, так и для весьма сложного и дорогостоящего оборудования.

В настоящее время наметилась тенденция к улучшению ситуации, однако процессы обновления основных фондов предприятий, повышения качества материалов, обучения персонала требуют значительных финансовых затрат и являются достаточно продолжительными по времени. В условиях резко возросших требований к качеству выпускаемой продукции на одно из первых мест выходят требования по обеспечению ее достоверной и высокопроизводительной диагностики, а также опережающего развития методов неразрушающего контроля.

В данной ситуации важнейшее значение приобретают методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики, позволяющие получить достоверную, научно-обоснованную и объективную оценку состояния НЭСТ как на стадии производства, так и в реальных условиях эксплуатации, оценить их надежность и спрогнозировать остаточный ресурс.

Таким образом, создание достоверного метода контроля НЭСТ с определением реального технического состояния и оценкой остаточного ресурса является важной и актуальной задачей.

Анализ поступающих из эксплуатирующих организаций дефектных НЭСТ показывает, что в подавляющем большинстве случаев причиной выхода их из строя является превышение температуры отдельных участков поверхности НЭСТ допустимой. Поскольку температура является следствием повышенных тепловыделений, то причину ее повышения следует искать в отклонении локального электрического сопротивления участка от заданного значения сопротивления электропроводящего слоя НЭСТ.

Поэтому контроль качества и технического состояния НЭСТ, основанный на анализе температурных полей их поверхности, представляется в данном случае как наиболее предпочтительный.

Традиционным способом определения температурного поля являлось измерение температуры оператором по узловым точкам координатной сетки, на которую с шагом 40-50 мм размечалась поверхности НЭСТ, посредством контактных датчиков.

Недостатки такого способа очевидны:

- достаточно большая вероятность пропуска дефектного участка, связанная с большим шагом проведения измерений: размер шага измерения превышает диаметр контактной площадки датчика;

- низкая производительность контроля: проведение одного измерения составляет до 10-15 сек. (что существенно при количестве точек измерений - несколько сотен на один НЭСТ);

- изменение температуры НЭСТ: его температура при окончании контроля выше, чем в начале (вследствие прогрева подложки, на которой размещался НЭСТ в процессе контроля);

- субъективность данного метода контроля (зависимость от квалификации оператора, его физического состояния и т.п.).

Попытки применения теплового (тепловизионного) метода контроля позволяли качественно определять текущее состояние теплового поля поверхности, но не решали главных задач определения реального технического состояния НЭСТ: учет условий эксплуатации, идентификацию дефектов, вызывающих локальные изменения температурного поля поверхности, оценки остаточного ресурса - времени функционирования НЭСТ до выхода его из строя.

Качественный скачок в развитии метода диагностики объектов по температурным полям произошел в последнее десятилетие. Это связано, во-первых, с появлением современной портативной тепловизионной техники, а во-вторых, с созданием современного математического аппарата, позволяющего решать обратные задачи нестационарной теплопередачи, что дало возможность перехода от дефектоскопии (обнаружения дефектов) к дефектометрии (распознавания внутренних дефектов, определения их характеристик и оценки остаточного ресурса изделий).

Таким образом, представляется весьма актуальным разработка теплового метода и программно-аппаратных средств неразрушающего контроля качества НЭСТ по анализу их температурных полей:

- оперативный контроль технического состояния НЭСТ как на стадии производства, так и в условиях эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса; определение причин нештатного функционирования нагревательных элементов, в т.ч. наличие дефектных участков, разработка рекомендаций для корректировки технологии производства или эксплуатации.

Цель работы: повышение безопасности эксплуатации плоских нагревательных элементов (и устройств аналогичных по конструкции и назначению).

Исходя из указанной цели исследования, ее основными задачами являются:

5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны и реализованы в производстве метод и программно — аппаратные средства, обеспечивающие тепловой неразрушающий контроль и диагностику технического состояния НЭСТ в реальных условиях эксплуатации, включающие обнаружение дефектов, определение их характеристик и оценку остаточного ресурса.

2. Разработана обобщенная физико-математическая модель реального теплового состояния НЭСТ в условиях их функционирования с учетом влияния условий эксплуатации, тепловыделений аппаратуры и характера компоновки в бункере.

По результатам ее исследований определены граничные условия, которые необходимо создавать при контроле НЭСТ для соответствия реальным условиям эксплуатации.

3. Исследовано влияние дефектов различной физической природы на температурное поле НЭСТ. Показано, что наибольшее влияние оказывают дефекты в виде локальных отклонений электрического сопротивления греющего слоя от заданного.

4. Разработана физико-математическая модель для определения характеристик поля электрических сопротивлений греющего слоя как функции температурного поля НЭСТ, включающая процесс определения характеристик дефектов. Разработаны два метода решения обратной задачи определения поля электрических сопротивлений греющего слоя НЭСТ по измеренному температурному полю. В первом методе коэффициенты теплоотдачи на поверхности НЭСТ определяются по минимумам функционалов правдоподобия. Во втором методе используются расчетно-экспериментальные значения локальных коэффициентов теплоотдачи.

5. Разработана обобщённая физико-математическая модель теплового неразрушающего контроля плоских тепловыделяющих элементов при их эксплуатации, адекватная реальному процессу, включающая:

- моделирование процесса выделения тепла на плоскости с неоднородным электрическим сопротивлением греющего слоя с учетом влияния участков с локальными отклонениями электрического сопротивления и изменением электрического напряжения вдоль токоподводящих шин;

- определение матрицы электрических сопротивлений НЭСТ по его температурному полю с дискретностью, определяемой геометрической разрешающей способностью регистрирующей тепловизионной аппаратуры;

- описание погрешности результатов теплового контроля НЭСТ в зависимости от величины погрешности входных данных.

6. Разработан метод оценки остаточного ресурса НЭСТ на основе ретроспективного анализа их температурных полей.

7. Разработанные программно-аппаратные средства и метод теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой их остаточного ресурса и их отдельные блоки нашли применение на 4 предприятиях различных отраслей промышленности для теплового автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

Разработанные технические решения, в т.ч. метод оценки остаточного ресурса НЭСТ, защищены Решением от 06.06.07г. о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006118137 от 25.05.2006г.

140

1. ГОСТ 19689-80. Нагреватели электрические стеклопластиковые тонкослойные. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 19689-75; Введ. 01.01.1982. — М.: Издательство стандартов, 1982.-20с.

2. Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля: Справочник.-М. Машиностроение, 1991.- 245.C

3. Будадин О.Н., Потапов А.И., Колганов В.И., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В. — Тепловой неразрушающий контроль изделий.- М.: Наука, 2002.-472 с.

4. Патент № 2151388 от 20.06.2000 г. Способ неразрушающего контроля качества объекта / Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В., Сучков В.И.

5. Будадин О.Н. Тепловизионное обследование зданий и сооружений // Научно-практическая конференция П-ой Всероссийской специализированной выставки «Энергосбережения в регионах России.- Москва, 4-8 декабря 2000 г.-ВВЦ, павильон №55.

6. Вавилов В.Л., Барж В.Э., Иванов В.И. и др.// Итоги работы по тепловому контролю в Томском политехническом институте: Дефектоскопия.-1990.-№9.-С.65-67.

7. Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е., Салихов С.Г. Тепловой метод неразрушающего контроля //Интеграл.-2002.-№2(4). -С.7-9.

8. Будадин О.Н., Троицкий -Марков Т.Е. Мониторинг технического состояния трубопроводов // Интеграл.-2002ю-№4(6(ю-С.34-35.

9. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Родин М.А., Лебедев О.В. Тепловой неразрушающий контроль зданий и строительных сооружений //Дефектоскопия.-2003.-№5.-С.77-94.

10. Касаткин М.А., Вавилов В.П. Тепловой контроль жаропрочных никелевых сплавов // Дефектоскопия.-1990.-№4. С.51-54.

11. Вавилов В.П. Тепловой контроль композиционных структур и изделий радиоэлектроники.- М.: Радио и связь, 1984.-152 с.

12. Busse G.,Vergne D.,Vetrel В. Photothermal non Destructive inspection of paint and coating. Photoacoustic and Phototrem Phenomena //Proceedings of 5-th International Top. Meen.-Heidelberg, Berlin, July 27-30, 1987.-P.427-429.

13. Florin Cristion. Thermal Testing methods. A new tool in NDT non Destruction Testing // Proceedings of 4-th European Conf. —London, September 13-17.-V.1.- P.163-175.

14. Бекешко Н.А., Ковалев А.В. Новые методы, средства и применения теплового неразрушающего контроля // Измерения, контроль, автоматизация.-1990.-№1(73).- С.-23-37.

15. О. Lebedev, D. Kirzhanov, V. Avramenko, О. Budadin. Thermal non-Destructiuve Testing of Building in Practice // Proceedings of 16-th WCNDT.-2004.--№609.- P. 1-8.

16. Будадин О.Н., Лебедев О.В., Авраменко В.Г., Киржанов Д.В., Ким-Серебряков. Метод теплового контроля с использованием быстрого преобразования Фурье // Контроль. Диагностика. 2007.-№6.С.23-31.

17. Вавилов В.П., Гринцато Э., Бизон П. и др. Новые аспекты динамической тепловой томографии // Дефектоскопия.-1992.-№7.-С.69-75.

18. Вавилов В.П., Ахмед Е., Джин Д. и др. Экспериментальная тепловая томография твердых тел при импульсном одностороннем нагреве// Дефектоскпия.-1990.-№2.-С.60-66.

19. Вавилов В.П. Активный тепловой контроль многослойных изделий: Автореф. дисс. докт. техн. наук /М,1985. -35 с.

20. A.V.Kovalev, YU.A.Polyakov, A.S. Studitsky, V.G.Fedchishin, D.A.Kovalev. New Means of the Thermovision Inspection Designed for Tasks of Anti-Terrorism security and Technogenic safety/ZProceedings of 16-th WCNDT.-2004.-№l 83 .-P. 1 -6.

21. E.Grinzato. Temperature Monitors Works of Art Health as Human Beingsechnogenic safety // Proceedings of 16-th WCNDT.-2004.-№34.- P.l-9.

22. Lebedev, V. Avramenko, E. Abramova, O. Budadin. Solution of inverse problem of nonstationary heat conductivity equation // Book of abstracts of 16-th WCNDT.-2004.-THP48P.154-155.

23. B. Ventkatraman, C. Rajagopalan, Baldev Raj. Predicting Strain Rate During IR Imagion of Tensile Deformation Using MLP Based ANN//Proceedings of 16-th WCNDT.-2004.-№734.-P. 1-7.

24. Авраменко В.Г., Будадин O.H., Лебедев O.B., Киржанов Д.В. Обработка тепловизионного изображения при использовании дефектометрии качества строительных сооружений //Контроль.Диагностика.-2007.-№5.-С.15-21.

25. Попов Ю.А., Кеткович А.А., Хулап Г.С. и др. Обнаружение отслоений в трехслойных изделиях с использованием быстродействующего тепловизора //Дефектоскопия.- 1975.-№6.-С.62-67.

26. Падалко Г.А., Слива С.С., Фоменко В.К. и др. Тепловизионный комплекс для неразрушающего контроля «Радуга-5»// Дефектоскопия.-1990.-Ш.-С.76-83.

27. Смирнов Ю.В., Малай В.А., Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е. Тепловой контроль и мониторинг технического состояния потенциально опасных объектов в условиях ограниченного доступа // Контроль и диагностика.-2006.-№11.-С.2-27.

28. Киржанов Д.В., Лебедев О.В., Будаддин О.Н., Авраменко В.Г. Диагностика светопрозрачных конструкций зданий // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвуз. с б. С. -Петер бург, 2006.-Вып.9.-С.147-155.

29. Методы неразрушающего контроля в авиации //De Mol Rene Technica.-1987.-№457.-Р. 18-21.

30. P. Wolkcen, C.Eng. Future Developments in the Automated non-Destuctive Testing of Airospace Components //Non-Destr.Test Proceedings of 12-th World Conf. -Amsterdam, April 27-28,1989.-V1.-P. 661-666.

31. ГОСТ 8.326-78. Метрологическое обеспечение разработки, изготовления и эксплуатации нестандартизованных средств измерений; Введ. 01.07.1979.

32. ГОСТ 8.010-72. Общие требования к стандартизации и аттестации методик выполнения измерений; Введ.07.01.74.

33. Дрейзен В.Э. Задачи комплексной обработки информации в многоканальных сканирующих системах дефектоскопии и возможности их реализации на базе ЭВМ // Дефектоскопия.- 1981ю-№10.-С.93-98.

34. Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е., Комиссаров Н.Н., Пахомов В .Я. Технология тепловизионного хозяйства метрополитена (в режиме реального перемещения поезда) // Метро и тоннели.-2006.-С.36-38.

35. Падалко Г.А. Разработка унифицированного ряда быстродействующих тепловизоров в модульном исполнении // Тепловидение,-1982.-№4.-С.20-29.

36. Демидов Е.Ф., Шаркова Э.В. О влиянии скорости сканирования на отношение сигнал/шум в огггако-электронных приборах с согласованным фильтром //Оптико-механическая промышленность.-l988.-№12.-С.59-60.

37. Николаев П.В., Ресовский В.А., Шлепков C.B. Анализ спектра помех механического модулятора // Оптико-механическая промышленность.-1977.-№2.-С.16-18.

38. Свиргун C.B., Шевчук А.И. Энергетический расчет оптических систем с узкополостными интерференционными фильтрами //Оптико-механическая промышленность.-1977.-№4.-С.68-69.

39. Раковский Ю.Н., Смирнов А.П. Оптимизация спектрального фильтра как многокритериальная экстремальная задача //Оптико-механическая промышленность.-1975.-№2.-С. 14-15.

40. Думлер Г.Я., Куприянов И.К., Пономарев А.Г. и др. Влияние разброса чувствительности и геометрии элементов фотоприемника на пороговую чувствительность оптико-электронного прибора //Оптико-механическая промышленность.-1975.-№2.-С. 17-20.

41. Демидов Е.Ф., Шаркова Э.В. Влияние качества объектива на отношение сигнал/шум в сканирующих оптико-электронных системах/Юптико-механическая промышленность.-1976.-№6.-С.З-6.

42. Ухов Б.В., Клочкова В.Г., Красников Д.Н. и др. Влияние аббераций оптической системы на основные параметры тепловизора //Оптико-механическая промышленность.-1978.-№11.-С.З-5.

43. Раковский Ю.Н. Совместная оптимизация оптических фильтров в сканирующих оптико-электронных системах //Оптико-механическая промышленность.-1978.-№8.-С. 17-20.

44. Михеев Ю.С., Петров A.C. Квазиоптимальная фильтрация в фотодиодном приемном устройстве коротких импульсных сигналов //Оптико-механическая промышленность.-1978.-№2.-С.11-15.

45. А.с.859887 СССР. Нагреватель теплового дефектоскопа /А.Г. Гомбалевский, С.К. Исаева, К.К. Исаева, К.К Воробьев (СССР).-№2853313/23-25; Заявл.17.12.79.

46. Раковский Ю.Н., Тяпкин А.М. Расчет пороговой чувствительности сканирующих оптико-электронных приборов с PC-фильтрами в электронном тракте //Оптико-механическая промышленность.-1977.-№8.-С.5-7.

47. Шестов Н.С. Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех.- М.: Советское радио, 1967.-348 с.

48. Авраменко В.Г., Лебедев О.В., Будадин О.Н., Абрамова Е.В. Применение метода эталонного слоя для определения теплофизических характеристик материалов многослойных структур // Дефектоскопия.-2006,-№6.-С.74-92.

49. Гавинский Ю.В., Ворожцов Б.И., Кицанов А.С. и др. Использование вихревых труб в тепловом неразрушающем контроле // Дефектоскопия.-1979.-№9.-С.72-78.

50. Лебедев О.В., Будадин О.Н. Международная конференция и выставка по процессам теплопередачи «ASME 2005 Summer Heat Transfer Conference НТ2005» //Контроль и диагностика.-2006.-№1(91).-С.8-13.

51. S.Ohgoshi and etc. Micro-Computer Controlled Fiber Optotemperature Sensors // Research and Development Center, Toshibu Corporation, Kawasaki .-210.

52. T.S. Huang. Picture Processing and Digital Filtering.-Berlin, Heidelberg, New-York: Springer, 1979.

53. Рабинер Л.Н., Голд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов.-М.: Мир, 1978.- 348 с.

54. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений. Преобразования и медианные фильтры /Под ред.Хуанга Т.С.-М.: Радио и связь, 1984.-231 с.

55. W.L. Eversole, D.L. Mayer. Investigation of VLSI Technologies for Image Processing.- Pittsburg,Penn.: Proceedings Image Understanding Workshop, 1978.

56. P.M. Narenda. //Proceedings of IEEE Conference on Pattern Recognition and Image Processing.-Chicago, May, 1978.

57. Будадин O.H., Троицкий-Марков Т.Е., Вавилов В.В., Слитков М.Н. Современная теория и технология теплового неразрушающего контроля //

58. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.-2005.-№ 10(81).-С.58-61.

59. Верхаген К., Дейн Р., Грун Ф. и др. Распознавание образов. Состояние и перспективы.- М.: Радио и связь, 1985.-187 с.

60. Фомин Я.А., Тарловский Г.Р. Статистическая теория распознавания образов, -М: Радио и связь, 1986.- 190 с.

61. Патент №2060495 от 19.05.99 по заявке №93031456/28 от 08.06.93.-Способ определения дефектов в изделии /Воронцов И.В., Жуковский A.A.

62. Мозговой A.B., Ахметшин A.M., Раппопорт Д.А. Фазочастотный акустический метод дефектоскопии слоистых изделий из ПКМ // Дефектоскопия.-1988.-№4.

63. Харкевич A.A. Опознование образов.-М.: Радиотехника, 1959.

64. Харкевич A.A. О выборе признаков при машинном опознании //Известия АН СССР. Сер. Техническая кибернетика.-1963.

65. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ.-М.: Физматгиз, 1963.

66. Вапник Б.Н., Червоненкис А.Я. Теория распознавания образов.-М.: Наука, 1974.

67. Дж. Ту, Р. Гонсалес. Принципы распознавания образов.-М.: Мир, 1978.

68. Горелик A.JL, Скрипкин В.А. Методы распознавания.-М.: Высшая школа, 1974.

69. Progress in Pattern Recognition / Ed.by L.N.Kanal and A. Rosenfeld.-Amsterdam: North-Holland Publishing Company, 1981.

70. Дуда P., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен.-М.: Мир, 1976.

71. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов.-М.: Наука, 1979.

72. Патрик Э. Основы теории распознавания образов.- М.: Сов. радио, 1980.

73. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 1-З.-М.: Сов. радио, 1974.

74. Жамбю M. Иерархический кластер-анализ и соответствия. -М.: Финенсы и статистика, 1989.

75. Методы, критерии и алгоритмы, используемые при преобразовании, выделении и выборе признаков в анализе данных. Сб.статей.-Вилыпос,1988.

76. R.A. Devore. Degree of Monotone Approximation. In: ISNM 25.-Basel, Stuttgart:Brikhauser,1974.

77. Ремез Е.Я. Основы численных методов чебышевского приближения.-Киев: Наукова думка, 1969.

78. Чайлдерс Д. Дж. 1Сластер и его применение при обработке данных // ТИИЭР.-1977.-т.65.-№ 10.

79. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа.-М. :Мир,1983.

80. Кей С.М., Марпл C.JI. Современные методы спектрального анализа // ТИИЭР,-1977.-№ 11.

81. Лангберт В.И. Установка для УЗ контроля деталей типа дисков. патент РФ № 2029301 от 20.02.95 г. по заявке 5008746/28 от 08.10.91 г.

82. Патент РФ № 2067299. Устройство сканирования для неразрушающего контроля втулочных изделий / Богаев А.А., Макаров В.И., Марченко В.Г. и др.-заявл. 01.07.93 г. от 27.09.96 г. № 93034493/28.

83. Патент № 5343750 (США). Ручной сканер для сложных поверхностей / Манохрар Бешиям. заявл. 25.11.91г.№ 797020.

84. Патент № 4021177 (Германия). Манипулятор для контрольного изделия и соответствующее цилиндрическое контрольное изделие со стандартными дефектами для настройки установок УЗ контроля / Бауэр Г. заявл. 03.07.90 г., № 920109.

85. Патент № 5641909 (США). Устройство для сканирования / Карл Ф. Киефер. заявл. 05.04.94 г., № 222621. 05.04.94 г.

86. Вавилов В.П. Цифровой тепловой контроль: состояние и тенденции развития. В кн.: Тепловидение.-М.: МИРЭА.-1988ю- Вып. 7.-С. 91-99.

87. Huber W. Термографическая система с встроенным вычислительным устройством для обработки изображений // Electronics Journal.- 1986-V. 21, №17.- P. 24-25.

88. Fesener G. Термографический контроль композиционных материалов // Qual und Zuver lassigk 1987, V. 32, N 9.-P. 425-429.

89. Вавилов В.П. Цифровой тепловой контроль: состояние и тенденции развития. В кн.: Тепловидение.-М.: МИРЭА- 1988.-Вып.7.- С.91-99.

90. Hinton Y.L. и др. Термографический контроль композиционных материалов в реальном масштабе времени // Proc. Soc. Photo- Opt. Instrum. Eng. 1984.-№ 520.-P. 142-148.

91. Claree W.D., Mack R.T. Обнаружение пустот в пенополиуретане с помощью термографии // J. Cell. Plast.- 1986.-V. 22, N 5.-Р 404-414.

92. Reifsnider K.L., HennekeE.G. Применение термографии для неразрушающего контроля армированных пластмассовых изделий // Dev. Reinf. Plast. -1984.-V.4.-P. 89-130.

93. Вавилов В.П., Финкелыптейн C.B. Расчет чувствительности активного теплового контроля на базе решения одномерной задачи нагрева трехслойной пластины постоянным тепловым потоком //Дефектоскоп.-1986.-№6.-С.73-79.

94. ЮЗ.Кущ Д.В., Рапопорт Д.А. Решение обратной задачи нестационарной теплопроводности при тепловом неразрушающем контроле //Дефеьсгоскопия.1990.-Ш1.-С. 76-81.

95. Вавилов В.П., Малдаг К. Обработка термограмм при инфракрасной термографии и томографии//Дефектоскопия.- 1992.-№2.-С. 56-64.

96. Favro L.D.,Ahmed Т., Jun J. etc. Unfrared Thermal Wave Studies of Coatings and Composites // In. Proc. SPIE "Thermosense ХП", Orlando, USA.1991.-V.1467.-P. 290-295.

97. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1986.- 288 с.

98. Тихонов А.Н. О решении некорректностй пставленных задач и методе регуляции // РАН СССР.- 1963.- Т.151, № 3.

99. Кущ Д.В. Одномерная обратная задача теплового контроля: В кн. Численный анализ, математическое моделирование и их применение в механике. -М.: Изд-во МГУ, 1988.- с. 63-67.

100. Кущ Д.В. О единственности определения кусочно-постоянных коэффициентов уравнения теплопроводности/ЛЗестник МГУ. Сер.1, Математика-механика.- 1988.- № 6.-С 73-76.

101. Латтес Р., Лионе Ж.Л. Метод квазиобращения и его приложения. М.: Мир, 1970.

102. Иванов В.К. О линейных некорректных задачах // ДАН СССР.- 1962,Т. 145, №2.

103. Попов Ю.А., Карпельсон А.Е., Цейтлин С.Д. Сравнительня оценка выявляемости дефектов типа отслоения при различных режимах и способах активного теплового контроля // Дефектоскопия.-1988.-№ 9.

104. Подстригач Я.С. Температурное поле в системе твердых тел, сопряженных с помощью тонкого промежуточного слоя //Инженерно-физический журнал.-1963.-Т.6, №1.-С.129-136.

105. Рапопорт Д.А. Исследование и разработка теплового метода и средств контроля качества изделий из полимерных материалов: Авт. дисс. канд. техн. наук /СЗПИ.- JL, 1979.- 27 с.

106. Маклоклин П.В., Мирзандани М.Ж., Сикурс П.В. Инфракрасная термографическая дефектоскопия слоистых композитов //Теоретические основы инженерных расчетов.- 1988.- № 1.- С.79-88.

107. Вавилов В.П. Расчет чувствительности активного теплового контроля на базе решения одномерной задачи нагрева трехслойной пластины постоянным тепловым потоком // Дефектоскопия.- 1986.-№6.-С.73-79.

108. Тиванов Г.Г. Анализ математических моделей, используемых при тепловом контроле качества композиционных материалов //Дефектоскопия,-1987.-№ 5.- С.53-55.

109. Кит Г.С., Кривцун М.Г. Плоские задачи термоупругости для тел с трещинами. Киев: Наукова думка, 1983.- 280 с.

110. Подстригач Я.С. Швец Р.Н. Термоупругость тонких оболочек. Киев: Наукова думка, 1978.- 344 с.

111. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. М.: Изд-во Московского университета, 1984.- 336 с.

112. Кущ Д.В. Математические модели теплового неразрушающего контроля: Авт. дисс. канд. физ.-мат. наук /МГУ- М., 1989.

113. Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. М.: Мир, 1964.-517 с.

114. Марчук Г.И., Аюшков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. -М.: Наука, 1981.-416 с.

115. Лурье А.И. Операционное исчисление и его применение к задачам механики.-М.: Гостехиздат, 1950.

116. Александров А.Б., Лащенников Б.Я., Шапошников H.H. Строительная механика.Тонкостенные пространственные системы.-М.:Стройиздат, 1983-488 с.

117. D. Mclaughlin. Inverse Problems //Editor. SIAM-AMS Proc.,AMS-1984.

118. Алифанов О.В. Обратные задачи теплообмена М: Машиностроение, 1988.-280C.

119. Алифанов О.В., Артюхин Е.А., Румянцев С.Я. Экспериментальные методы решения некорректных задач. — М.: Наука, 1988. 288 с.

120. J.V. Beck, В. Blackwell, С. Clair. Inverse heat conduction ill-posed problems.- Joan Wiley & Sons, Inc, 1985. 312 c.

121. Глазко В.Б. Обратные задачи математической физики.- M.: МГУ, 1984.-112 с.

122. Кущ Д.В. О единственности определения кусочно-постоянных коэффициентов уравнения теплопроводности //Вестник МГУ. Сер.1, Математика-механика,- 1988.- №6.- С.73-76.

123. Кущ Д.В. Одномерная обратная задача теплового контроля. — В кн. Численный анализ, математическое моделирование и их применение в механике. М: Изд-во МГУ, 1988.- С. 63-67.

124. A. Bendada, N. Nardini and С. De-Granpré. Evaluation of Internal Thermal Gradients from Surface Thermografy Measrements: Application to Process Control // Proceedings of 16th WCNDT.- 2004.- № 115.-P. 1-8.

125. Mei-Hsia Chang Chin-Hsiang Cheng. Measurement of Inerternal Temperature Distribution in Permeatres by the Nondestructive Inverse Method // Proceedings of НГ2005 ASME Summer Heat Transfer Conference 2005.- HT2005-72133.-P.1-10.

126. Xinxin Zhang, Gaosheng Wei, Fan Yu. Influence of some Parameters on Effective Thermal Conductivity of Nano-Porous Aerogel Super Insulator// Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference 2005.- HT2005-72192.-P. 1-6.

127. Hsinyi Lo, Wenjun Liu, and Mehdi Asheghi. Investigation of the Accuracy and Spatial Resolution of Scanning Thermal Microscopy (STHM) Technique// Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference.- 2005.- HT2005-72327.-P. 1-7.

128. Yoshimi R. Takeuchi, James T. Dickey, Steven M. Demsky, and Matthew A. Eby. Heat Transfer across Ball Bearings in Vacuum// Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference.- 2005.- HT2005-72410.-P 1-9.

129. Ravi Prasher and David Song. Microscopic Effecive Medium Model for Thermal Conductivity of Two-Dimencial Nano-Popous and Micro-Porous Media// Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference.- 2005.- HT2005-72115.-P. 1-4.

130. Sanjoy Saha and Li Shi. Molecular Dynamics Simulation of Thermal Transport at Nanometer Size Point Contacts on a Planar Silicon Substrate// Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference.- 2005.- HT2005-72308.-P. 1-8.

131. Вир Sung Jung, Sun K. Kim and Woo И Lee. Inverse Estimation of Surface Temperature in Nanoscale Using the Artificial Neutral Network// Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference 2005,- HT2005-72384.-P.1-8.

132. Wesley R. Bussman, Charles E. Baukal and Kenneth W. French. Variable Test Furnace Cooling// Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference.- 2005.- HT2005-72012.-P. 1-14.

133. V. Avramenko, O. Lebedev, D. Kirzhanov and O. Budadin, Measuring heat ingeneering properties of a filler structure usin solution of inverse problem of heat transfer // Book of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference- 2005.-HT2005-72688.-P.30-40.

134. T. Padfield, R. Peukhuri, C. Rode., K.K. Hansen. Non-isothermal Water Vapon Transmission through Porous Insulation. Part 1. The Climat Chamber. // Proceedings of Building Physics. The 6-th Nordic Symposium.-2002.-P.413-419.

135. ГОСТ P ИСО/МЭК 17025-2000. Общие требования к компетентности калибровочных испытательных лабораторий.-Москва, 2000.

136. International Vocabulary of Basic and General Terms in Methodology.-Geneva: ISO, 1993.- ISBN 92-67-10188-9.

137. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements: First Edition.-Switzerland: ISO, 1993.

138. ISO 5725. Accuracy (Trueness and Precission) of Measurements Methods. Part l-Part6.;Ferst Edition.- ISO,1994-1998.

139. ISO/EEC 17025: 1999. General Requirements for the Competence of Testing and Calibration Laboratories.-Geneva: ISO, 1999.

140. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.-Л.: Энергогатомиздат, 1985.

141. Основополагающие стандарты в области метрологии.-М.: Изд-во стандартов, 1985.

142. Тюрин Н.И. Введение в метрологию.-М.: Изд-во стандартов, 1985.

143. Данилевич С.Б. Построение рациональных методик поверки средств измерений с помощью имитационного моделирования.- М.: Метрология, 1980.

144. ГОСТ Р 51388-99. Энергосбережение. Информирование потребителей об энергоэффективности изделий бытового и коммунального назначения. Общие требования. — Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 30.11.1999 г., № 486 ст.

145. S.Sherard, Y. Hou, J. Lhota. Quantitative Characterization of Thermografic Sequence Data // Proceedings of the 16-th WCNDT.-2004.-№ 761.-P. 1-6.

146. Румпшнский В.З. Математическая обработка результатов экспериментов.-М. Наука, 1971.-192 с.

147. Яненко Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики.- Новосибирск: Наука, 1967. -196 с.

148. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем.- М.: Наука, 1971.-552с.

149. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики.-М.: Наука, 1980.-536с.

150. Начальник отделения Надежности и исследования материалов 61. А. А. Филипенко1. УТВЕРЖДАЮ»