Розроблено на основі робочої програми дисципліни "Фізичні основи неруйнівного контролю". У навчальному посібнику викладено фізичні основи різних видів неруйнівного контролю, охарактеризовано відомі в даний час фізичні поля, розглянуто основні види взаємодії фізичних полів і речовин, які діють на матеріал об'єктів контролю. Рекомендовано для студентів, спеціалістів та наукових працівників, що займаються неруйнівними методами контролю. ВСТУП : 7 РОЗДІЛ 1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ АКУСТИЧНОГО КОНТРОЛЮ 9 1.1. Теорія ультразвукових хвиль 9 1.2. Математичний опис базових хвильових понять 10 1.3. Типи акустичних хвиль у твердих пружних тілах 15 1.4. Математичний опис пружних хвиль у твердих тілах 16 1.5. Властивості акустичних хвиль '; 18 1.5.1. Чинники, що впливають на швидкість акустичних хвиль 18 1.5.2. Довжина хвилі 19 1.5.3. Відбиття 20 1.5.4. Акустичний імпеданс 20 1.5.5. Контактне середовище 22 1.5.6. Заломлення 23 1.5.7. Розділення хвиль 24 1.5.8. Властивості акустичного променя 28 1.5.9. Поглинання та розсіювання акустичної енергії 30 1.5.10. Розширення форми пучка акустичних променів 33 1.6. Хвилі Релея 35 1.7. Пластинчаті хвилі 36 1.7.1. Історія використання пластинчатих хвиль у неруйнівному контролі 36 1.7.2. Моди пластинчатих хвиль 37 1.8. Застосування ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль у неруйнівному контролі 39 1.9. Ультразвукові хвилі в пластинах 42 1.10. Розроблення математичної моделі опису поширення горизонтально-поляризованих мод ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль в стінці трубопроводу 45 1.11. Розроблення математичної моделі опису поширення мод типу Лемба ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль у стінці трубопроводу 49 1.12. Теоретичні основи фізики утворення та поширення ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль у пружному середовищі 52 1.12.1. Модальний підхід опису поширення ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль у стінці труби 52 1.12.2. Підхід до опису поширення спрямованих кільцевих хвиль як суперпозиції простих типів коливань 58 1.13. Аналіз способів та параметрів, що визначають генерування ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль 60 1.13.1. Аналіз параметрів генерування ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль прямим первинним перетворювачем 60 1.13.2. Аналіз параметрів необхідних для утворення ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль нахиленим первинним перетворювачем 64 Контрольні запитання до розділу 67 РОЗДІЛ 2. НЕРУЙНІВНИЙ КОНТРОЛЬ ПРОНИКЛИВИМИ РЕЧОВИНАМИ 69 2.1. Загальні відомості про неруйнівний контроль проникливими речовинами 69 2.1.1. Методи виявлення наскрізних і тупикових дефектів 70 2.1.2. Основні фізичні явища при контролі проникливими речовинами 75 2.2. Всмоктування індикаторних пенетрантів в дефекти 83 2.2.1. Заповнення рідинами наскрізних макрокапілярів 84 2.2.2. Заповнення рідинами тупикових капілярів 86 2.2.3. Ультразвуковий капілярний ефект 90 2.3. Розтікання пенетранів по твердій поверхні 98 2.3.1. Фізико-хімічні фактори, що впливають на гідродинаміку пенетранта при контролі проникливими речовинами '. 98 2.3.2. Розтікання каплі рідини по твердій поверхні 104 2.4. Проявлення дефектів при їх контролі проникливими речовинами 107 2.4.1. Гідродинамічна модель всмоктування пенетранта із дефекта сорбційним проявником 108 2.4.2. Рівняння міграції пенетранта при контролі герметичності 116 2.4.3. Структурні характеристики порошкових сорбційних проявників 119 2.4.4. Кінетика утворення слідів дефекту в процесі контролю проникливими речовинами 122 2.4.5. Товщина шару сорбційного прявникапри капілярному контролі 130 2.4.6. Кінетика утворення сліду течі при контролі наскрізних дефектів 136 Контрольні запитання до розділу 140 РОЗДІЛ. З ВИХРОСТРУМОВИЙ КОНТРОЛЬ 142 3.1. Теоретичні основи взаємодії електромагнітного поля з об'єктом контролю 142 3.2. Загальна характеристика і область застосування вихрострумового методу контролю 149 3.3. Фізичні основи вихрострумового контролю і конструктивні принципи його реалізації 150 3.4. Модель контролю циліндричних об'єктів зовнішніми прохідними вихрострумовими перетворювачами 154 3.5. Модель контролю циліндричних об'єктів внутрішніми прохідними вихрострумовими перетворювачами 156 3.6. Модель контролю циліндричний об'єктів контролю екранними вихрострумовими перетворювачами 158 3.7. Порівняння методів контролю з використанням зовнішніх, внутрішніх і екранних вихрострумових перетворювачів 158 3.8. Модель контролю об'єктів за допомогою накладних вихрострумових перетворювачів 160 3.9. Модель контролю рухомих об'єктів 161 3.10. Основи виявлення дефектів при вихрострумовому контролі 162 Контрольні запитання до розділу 164 РОЗДІЛ 4. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ РАДІОХВИЛЬОВОГО НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ . 166 4.1. Загальні відомості про радіохвильовий контроль 166 4.2. Основні властивості електромагнітних хвиль 167 4.2.1. Система рівнянь Максвелла 167 4.2.2. Поперечність електромагнітних хвиль 170 4.2.3. Плоскі монохроматичні хвилі і можливість їхнього експериментального здійснення 175 4.3. Енергія, яка переноситься електромагнітною хвилею 180 4.4. Швидкість поширення електромагнітної хвилі 183 4.5. Взаємодія радіохвильового випромінювання з об'єктом контролю 139 Контрольні запитання до розділу 194 РОЗДІЛ 5. ФІЗИКО-ТЕХНІЧШ ОСНОВИ КОНТРОЛЮ ПРОНИКАЮЧИМ ВИПРОМІНЮВАННЯМ 195 5.1. Суть контролю проникаючими випромінюваннями 195 5.2. Природа радіоактивного випромінювання .'' 196 5.3. Рентгенівське випромінювання 200 5.4. Взаємодія проникаючого випромінювання з речовиною об'єктів контролю 202 5.5. Основні одиниці вимірювання проникаючих випромінювань 215 5.6. Класифікація методів радіаційної дефектоскопії 219 Контрольні запитання до розділу 220 РОЗДІЛ 6 ЕЛЕКТРИЧНИЙ КОНТРОЛЬ 222 6.1. Теоретичні основи електричного контролю 222 6.2. Загальна характеристика і область застосування електричного методу контролю 224 6.3. Фізичні основи електроємнісного методу контролю і конструктивні принципи його реалізації 225 6.4. Фізичні основи електропотенціального методу контролю і конструктивні принципи його реалізації 235 6.5. Фізичні основи термоелектричного методу контролю 236 6.6. Фізичні основи електроіскрового методу контролю 238 6.7. Фізичні основи трибоелектричного (електрочастотного контролю) 239 6.8. Фізичні основи високочастотної фотографії 240 Контрольні запитання до розділу 242 РОЗДІЛ 7. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ТЕПЛОВОГО НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ 244 7.1. Загальні відомості про тепловий контроль 244 7.2. Характеристика процессів теплопередачі 245 7.3. Взаємозв'язок теплофізичних характеристик та параметрів контрольованих об'єктів 255 7.4. Нестаціонарні методи теплового контролю 258 7.5. Пасивні методи теплового контролю 262 7.6. Застосування теплових методів контролю 267 Контрольні запитання до розділу 268 РОЗДІЛ 8. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ОПТИЧНОГО КОНТРОЛЮ 270 8.1. Загальні відомості про оптичний контроль 270 8.2. Оптичне випромінювання - основні поняття, терміни, визначення 271 8.3. Проходження випромінювання через границю розділу двох середовищ 277 8.4. Поширення випромінювання в однорідному середовищі 285 8.5. Одиниці вимірювання електромагнітного випромінювання 293 8.6. Реалізація методів оптичного контролю 296 Контрольні запитання до розділу 299 РОЗДІЛ 9. ФІЗИЧНІ ТА ФІЗІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ВІЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЮ 300 9.1. Загальні відомості про візуальний контроль 300 9.2. Елементи фізичної оптики 301 9.3. Основні закони геометричної оптики 302 9.4. Світлотехнічні і оптичні характеристики матеріалів 306 9.5. Функції і параметри зору 309 9.6. Обробка сенсорних сигналів у мозку при зоровому сприйнятті 318 9.7. Сталі зорові процеси 323 9.8. Несталі зорові процеси 325 9.9. Візуально-оптичний контроль 327 9.10. Застосування візуальних методів контролю 331 Контрольні запитання до розділу 334 РОЗДІЛ 10. МАГНІТНИЙ КОНТРОЛЬ 336 10.1. Основні поняття і терміни при магнітному контролі 336 10.2. Фізичні процеси при намагнічуванні об'єктів контролю 338 10.3. Фізичні процеси при розмагнічуванні об'єктів контролю 349 10.4. Загальна характеристика і класифікація магнітних методів неруйнівного контролю 352 10.5. Фізичні основи магнітної дефектоскопії 355 10.6. Моделювання магнітних полів давачів 360 10.7. Фізичні основи магнітної структуроскопії 363 10.7.1. Коерцитиметри 363 10.7.2. Пристрої контролю по залишковій намагнічуваності 367 10.7.3. Магнітошумові стуктуроскопи 368 10.8. Фізичні основи магнітної товщинометрії 370 10.8.1. Товщиноміри пондеромоторної дії 372 10.8.2. Магнітостатичні товщиноміри 372 10.8.3. Індукційні товщиноміри 373 Контрольні запитання до розділу 374 Перелік використаних джерел 377