Вдосконалення електроємнісного методу контролю для дефектоскопії матеріалів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorІвіцька, Дар’я Костянтинівна
dc.date.accessioned2019-02-25T16:14:45Z
dc.date.available2019-02-25T16:14:45Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the solution of the scientific and technical task of improving the electroneutric method of non-destructive testing of materials through the development of systems structures for increasing the sensor sensitivity and speed of the device. It is also devoted for studying the parameters and operating modes of the sensor to ensure the maximum sensitivity of the measuring scheme, the influence of the geometric shape and dimensions of the sensor on its sensitivity. In this work it was make an overview of the problem of electrical non-destructive testing in the manufacture of nanomodified intelligent polymer composite materials, taking into account the need for point measurement of dielectric material permeability and control of the depth of intelligent sensors introduction in the melt of polymer material in real time with the possibility of only one-way access to the object of control. It is established that the ultrasonic method of non-destructive testing does not completely satisfy the task, since it allows to control only the geometric characteristics of the inclusions in the product, but can not control the permittivity at the local point. The electric capacitance method is one of the most versatile and easy to use. Be this method it is possible to solve a significant range of research tasks. However, by this time, the electric capacitance method was used only for the integral evaluation of the parameters of the object of control. Using the method for point control is limited by a significant control time, which is due to the use of Wheatstone bridge schemes for measuring small capacitance values with high accuracy. This is explained by the fact that such schemes require multi-step algorithms, which leads to a significant increase in the measurement time. When scanning object of control in many points the time consuming becomes unacceptably large. Besides, for this method there are no analytical methods for finding capacitance of the asymmetric sensors and sensors of complex form requiring the use of computer methods for calculating capacitance. Also, the issue of combating electromagnetic interference is still unresolved. The theoretical substantiation of the electric capacitance method and object of control is carried out. The method of measurement and criteria for estimating the sensor operation is proposed. The recommendations for determining an optimal parameters of the work and minimum possible dimensions of the sensor for the implementation of the defectoscopy are obtained. The optimal frequencies are determined for the application of the method and a method for determining these frequencies when changing the parameters of the scheme is proposed. With the help of simulation, the dependence of the sensor capacity on the characteristic size of the electrode was determined, which allowed setting the minimum possible value of the electrode, which is may be measuring the change in capacitance, that was 6x6 mm. The mathematical model of the electric capacitance control process of defects in products is developed on the basis of Maxwell-Ampere equations. The mathematical model was applied to dimensionless geometries (planar 2D and 3D). It was finding the optimal parameters of the physical model. It was investigated the parameters of control process and the limits of method application for conducting and non-conducting samples, in particular: thickness of the control object, working gap, relative permittivity of the sample. Simulation of sensor parameters, namely the distribution of sensitivity, allowed to compare sensors of different geometric shapes and to determine the optimal design parameters for the sensitivity criterion. The design of the capacitive sensor is proposed, which ensures achievement of the highest sensitivity. The proposed sensor has a 50% greater control depth and 63% greater sensitivity than with standard sensors. Thus, the proposed sensor combines the advantages of previously studied sensors and is best for use in nondestructive testing. Simulation of the control process with variable conductive properties in particular nano-modified polymer composites, confirmed the possibility of using the developed method for such a class of materials. The study demonstrated certain limitations on the control of defects in nanomodified polymer materials by the electrical capacitance method of nondestructive testing. In particular, to detect defects at a depth of not more than 5H at a concentration of carbon nanotubes of 1% by weight. And the maximum working gap is 0.33H at concentrations of carbon nanotubes of more than 5% by weight. The results of the study can be used in the design of technological regulations of production, as well as the creation of integrated devices for non-destructive testing. The method of increasing noise immunity is developed, which allows to register with high accuracy the change not only of the phase shift of the measuring signal, but also the change in the amplitude of the measuring signal, which provides an increase in the accuracy of the measurement. On the developed method were obtained the Ukrainian patents for the invention. Experimental studies have been carried out, which confirmed the efficiency of the method for solving defectoscopy problems. The measurement error of the amplitude and phase of the signal, which is acceptable for control, is calculated. The hardware error has been determined, and the simulation in the MATLAB software complex has been carried out in order to determine the random error when measuring the developed scheme.en
dc.description.abstractruДиссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - Приборы и методы контроля и определения состава веществ. - Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», МОН Украины, Киев, 2019. В работе проведено математическое моделирование, которое позволило определить рациональные параметры и режимы работы сенсора для обеспечения максимальной чувствительности схемы. Исследованы параметры процесса контроля и пределы применения метода. Осуществлено моделирование контроля дефектов различных типов. Осуществлено моделирование распределения чувствительности емкостного сенсора, что позволило сравнить сенсоры различной геометрической формы и определить оптимальные конструктивные параметры. Предложена конструкция сенсора, которая имеет самую высокую чувствительность и глубину проникновения. Осуществлено моделирование процесса контроля материалов с переменными проводящими свойствами, что подтвердило возможность применения метода для такого класса материалов. Разработан способ повышения помехоустойчивости и быстродействия метода. Проведены экспериментальные исследования, которые подтвердили работоспособность электроемкостного метода для контроля дефектов. Путем математического моделирования проанализировано влияние различных факторов на случайную погрешность измерения.ru
dc.description.abstractukДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – Прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2019. У роботі здійснено математичне моделювання, яке дозволило визначити раціональні параметри та режими роботи сенсору для забезпечення максимальної чутливості схеми. Досліджено параметри процесу контролю та межі застосування методу. Здійснено моделювання контролю дефектів різних типів. Здійснено моделювання розподілу чутливості ємнісного сенсора, що дозволило порівняти сенсори різної геометричної форми та визначити оптимальні конструктивні параметри. Запропоновано конструкцію сенсора, яка має найвищу чутливість та глибину проникнення. Здійснено моделювання процесу контролю матеріалів зі змінними провідними властивостями, що підтвердило можливість застосування методу для такого класу матеріалів. Розроблено спосіб підвищення завадостійкості та швидкодії методу. Проведено експериментальні дослідження, які підтвердили працездатність електроємнісного методу для контролю дефектів. Шляхом математичного моделювання проаналізовано вплив різних чинників на випадкову похибку вимірювання.uk
dc.format.page26 с.uk
dc.identifier.citationІвіцька, Д. К. Вдосконалення електроємнісного методу контролю для дефектоскопії матеріалів : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин / Івіцька Дар’я Костянтинівна. – Київ, 2019. – 26 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/26529
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectелектроємнісний контрольuk
dc.subjectдіелектрична проникністьuk
dc.subjectдефектоскопія матеріалівuk
dc.subjectelectric capacitance non-destructive controlen
dc.subjectcapacitive sensoren
dc.subjectdielectric permittivityen
dc.subjectnoise immunity of controlen
dc.subjectэлектроемкостной контрольru
dc.subjectдиэлектрическая проницаемостьru
dc.subjectдефектоскопия материаловru
dc.subject.udc620.179.148:620.192](043.3)uk
dc.titleВдосконалення електроємнісного методу контролю для дефектоскопії матеріалівuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 2 з 2
Ескіз
Назва:
Ivitska_aref.pdf
Розмір:
984.89 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
5.11 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Завантажити

Зібрання

Автореферати (АСНК)
Автореферати (вільний доступ)