Сборник авторских инженерно-технических идей и решений в области систем технической диагностики и мониторинга - страница 3

Рис. № 3. Трубчатый источник волн детонационного горения с сферическим резонатором на выходе.

Экспериментальным путём установлено формирование одновременно два вихревых кольца, т.е. волна детонационного горения формирует два вихревых кольца, одно – фронтом волны, другое – областью между волной горения и разряжением.

Первичное высокоинтенсивное вихревое кольцо распространяется прямолинейно с углом расширения – 0,2 градуса.

Вторичное вихревое кольцо распространяется с углом расширения примерно 150 градусов.

На основании выше изложенного реализация предлагаемого способа представлена на рис. № 4.

Рис. № 4. Вихре кольцевой детонационный способ измерения толщины покрытия стального листа.

Симметрично с обеих сторон листа на одинаковом расстоянии установлены строго параллельные линейки с датчиками давления.

Поперёк стального листа друг за другом движутся сформированные внешним детонационным источником энергии воздушные высокоинтенсивные вихревые кольца.

Каждое такое вихревое кольцо после полного сформирования при своём движении “разрезается” тонким стальным листом пополам. Таким образом, с обеих сторон стального листа движутся уже синхронно два зеркальных вихревых полукольца, имеющие одинаковую скорость распространения, циркуляцию и угол расходимости.

Одновременно с движением вихревых полу колец – датчиками измеряются значения их наружных давлений в каждом месте стального листа по всей его длине.

Изменение толщины листа в определённом месте или местоположение в случае вибрации даже на 1 микрон приведёт к мгновенному воздействию на полу ядра полукольцевых вихревых потоков. Это означает, что практически мгновенно изменятся значения давлений диаметрально по всему объёму обоих вихревых полуколец. С одной стороны листа давление увеличится, с другой стороны листа либо уменьшится, либо останется без изменений.

Два диаметрально расположенных датчика давления, зафиксируют изменения, которое затем математически будут преобразованы в единицы линейных размеров толщины в заданном месте.

Предложенная технология определения толщины стального листа с использованием вихревых полукольцевых потоков, формируемых путём рассечения детонационно сформированного вихревого кольца, представляет собой эффективный и экономически целесообразный метод неразрушающего контроля геометрических параметров материала в реальном времени.

При прохождении синхронных полукольцевых вихревых потоков с обеих сторон листа создаются зеркальные аэродинамические поля, чувствительные к микроскопическим изменениям расстояния между ними. Благодаря высокой циркуляции, направленному движению и стабильной структуре вихревого потока, даже незначительное отклонение в толщине листа (порядка 1 микрометра) мгновенно вызывает отличие в давлении в образовавшихся полукольцах. Это отличие надёжно фиксируется парой синхронных датчиков давления и может быть мгновенно преобразовано в точное значение толщины в заданной точке.

Преимущества технологии:

– Чрезвычайно высокая чувствительность измерения при минимальной стоимости оборудования;

– Простота и дешевизна конструктивного исполнения детонационного источника вихревых колец;

– Модульность и масштабируемость системы – возможна адаптация под листы различной ширины, за счёт изменения количества датчиков;

– Отсутствие физического контакта с измеряемой поверхностью, что исключает износ чувствующих элементов и позволяет использовать систему в условиях высокой скорости движения листа.