какие технические средства относятся к средствам обнаружения пустот в различных средах

Поиск пустот

Поиск и определение пустот

Долговечность, качество и безопасность любых строительных конструкций и искусственных сооружений во многом зависит от своевременного выявления и исправления недостатков. С этой целью на всех этапах работ существует контроль качества – входящий (проверка материалов), операционный (контроль за соблюдением технологии) и приемочный, во время которого проверяется соответствие готового изделия требованиям проекта и нормативно-технической документации.

Поиск и определение пустот:

Это касается любых работ – начиная от возведения насыпи или выемки грунта и заканчивая устройством бетонного пола и отделочными работами. Но во время операционного и приемочного контроля не всегда удается выявить локальные недостатки, такие как пустоты и неоднородные области. По прошествии времени они могут вызвать ослабления в несущих конструкциях, что в свою очередь способно привести к серьезным разрушениям. Карстовые пустоты в грунтах, крупные поры в фундаментах и бетонных конструкциях способны нанести непоправимый урон не только массивным постройкам, но и небольшим частным домам.

Способы нахождения пустот

В прошедшие годы для определения полостей и неоднородностей использовалось акустическое и сейсмологическое оборудование. Но эти приборы очень чувствительны к помехам, либо могут работать только с определенными средами. Поэтому акустические радары используются только для обнаружения газопроводов, а сейсмологические датчики применяют в геологической разведке при больших объемах работ в удаленной местности.

Сегодня перечень оборудования для выявления подобных недостатков существенно расширился:

Ультразвуковые дефектоскопы (томографы)

Способны измерять толщину слоев бетона, асфальта и даже горных пород. Современные версии оборудования работают без контактных жидкостей, что позволяет использовать их даже на неровных поверхностях. Главным недостатком дефектоскопа является небольшая глубина зондирования.

Термометрические дефектоскопы

Используются для осуществления операционного контроля во время устройства фундаментов глубокого заложения. Они позволяют следить за температурой твердения бетона – в случае нарушения режима в некоторых конструкциях, например, такие как сваи, могут образовываться трещины, пустоты, происходить уменьшение толщины защитного слоя и осадка крупнозернистого наполнителя.

Георадары и бетоноскопы

Это самые эффективные и многозадачные приборы, которые могут работать практически с любыми средами, и выявлять в них множественные дефекты.

Наша организация специализируется на неразрушающих методах обследования и контроля. В своей работе мы используем самое современное оборудование, такое как георадар «ОКО-3» отечественного производства. При помощи этого прибора наши специалисты могут обнаружить пустоты и неоднородные области в бетоне, асфальте, грунте, ледяном покрове или в горных породах.

Как это работает

Георадар – это небольшой мобильный радиолокатор направленного действия. Он посылает короткие электромагнитные импульсы в обследуемую область и регистрирует их после отражения от границ сред и скрытых объектов. Все среды и отдельно взятые объекты обладают собственными электрофизическими свойствами, поэтому, зная время распространения электромагнитной волны и степень потери ее мощности можно делать вывод о составе и строении исследуемой области.

Георадар отличается высокой производительностью, точностью, мобильностью и небольшими габаритами. Даже один оператор может в течение рабочей смены изучить подземное строение строительной площадки или фундамент производственного здания. Прибор универсален, и способен обследовать практически любые среды, в том числе неоднородные.

Обследование бетонной плиты на складе на наличие трещин и пустот

Подповерхностное зондирование способно выявить пустоты и неоднородные области в следующих конструкциях:

Источник

Обнаружители пустот

Технические средства обнаружения пустот позволяют повысить достоверность выявления пустот и неоднородностей в различных средах. В качестве таких средств могут применяться как различные ультразвуковые приборы, так и специальные обнаружители пустот. Специальные технические средства для обнаружения пустот используют следующие принципы обнаружения(рис. 3.16):

отражения акустических волн в ультразвуковом диапазоне от границ раздела «твердая среда — воздух»);

отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты;

различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды.

В пустоте (воздухе) диэлектрическая постоянная близка к единице, для бетона, кирпича, дерева она значительно больше. Диэлектрики с разными значениями диэлектрической постоянной по-разному деформируют электрическое поле, создаваемое обнаружителем пустоты. По изменению диэлектрической индукции локализуется пустота. Так обнаружитель пустот «Кайма» выявляет полости в кирпичных или бетонных стенах размером 6х6х12 см и 6х6х25 см.

Рис. 3.16. Принципы обнаружения пустот

С помощью ультразвукового томографа Д 1230 обнаруживаются пустоты объемом от 30 см 3 на глубине до 1 м, ультразвукового толщинометра Д 1220 — глубиной до 50 см.

Эффективным средством выявления пустот в стенах, нагретых на несколько градусов выше температуры воздуха в помещении, являются тепловизоры. Чувствительность охлаждаемых тепловизоров достигает 0,01 градуса по Цельсию, неохлаждаемых — на порядок хуже. За счет разницы теплопроводности бетона или кирпича стен и воздуха границы пустот с воздухом при нагревании или охлаждении помещения могут наблюдаться на экране тепловизора.

Переносной неохлаждаемый тепловизор ТН-3 («Спектр») со встроенным цифровым процессором обеспечивает возможность наблюдения на экране изображений в ИК-диапазоне (8-13 мкм) объекта при минимальной разности температуры элементов его поверхности 0,15 град.

Источник

Физические принципы работы и способы применения обнаружителей пустот

Назначение, классификация, общая характеристика однотипных устройств для получения доступа к сведениям, носящим конфиденциальный характер. Особенности применения, сравнительная характеристика возможностей. Образцы технических средств обнаружения пустот.

Физические принципы работы и способы применения обнаружителей пустот

По виду носителя информации, распространяющейся от закладных устройств, их можно разделить на проводные и излучающие закладные устройства. Носителем информации от проводных жучков является электрический ток, который распространяется по электрическим проводам, а излучающие закладные устройства передают информацию с помощью радио- и ИК-сигналов.

В зависимости от вида первичного сигнала проводные и излучающие закладные устройства делят на акустические и аппаратные. Акустические закладные устройства содержат микрофон, преобразующий акустические сигналы в электрические.

Аппаратные закладки устанавливаются в телефонных аппаратах, ПЭВМ и других радиоэлектронных средствах. Входными сигналами для них являются электрические сигналы, несущие речевую информацию (в телефонных аппаратах), или информационные последовательности, циркулирующие в ПЭВМ при обработке конфиденциальной информации. В таких закладках отсутствует микрофон, что упрощает их конструкцию, и имеется возможность использовать для электропитания энергию средства, в котором установлен жучок.

Установка закладных устройств возможна с заходом злоумышленника в помещение, где производится их размещение, или без захода. Первый вариант позволяет более рационально разместить закладку как с точки зрения энергетики, так и скрытности, но связан с повышенным риском для злоумышленника. Поэтому в случаях, когда создаются предпосылки для дистанционной (беззаходовой) установки закладки, их забрасывают в помещение или ими выстреливают из пневматического ружья или лука.

В случае, когда закладки устанавливаются злоумышленниками еще на этапе строительства здания, во время ремонта помещения или же в прочих условиях, когда у средств технической разведки есть достаточно времени и достаточно большая вероятность того, что во время установки их никто не засечет, широко используется установка закладных устройств с применением естественных или искусственных пустот в сплошных средах (кирпичных и бетонных средах, деревянных конструкциях и т.д.). Для обнаружения и ликвидации данных акустических закладок применяются так называемые обнаружители пустот.

1. Теоретические аспекты

В простейшем случае пустоты в стене или любой другой сплошной среде обнаруживаются путем их простукивания. Пустоты в сплошных средах изменяют характер распространения структурного звука, в результате чего воспринимаемые слуховой системой человека спектры звуков в сплошной среде и в пустоте отличаются.

В более сложных ситуациях используют технические средства обнаружения пустот. Эта группа приборов использует физические свойства среды, в которой может размещаться закладное устройство, или свойства элементов закладных устройств, независимые от режима их работы.

Так как в пустотах сплошных сред могут устанавливаться долговременные дистанционно-управляемые закладные устройства, то выявление и обследование пустот проводится при «чистке» помещений.

Технические средства обнаружения пустот позволяют повысить достоверность выявления пустот. В качестве таких средств могут применяться:

· различные ультразвуковые приборы, в том числе медицинского назначения:

· специальные обнаружители пустот, использующие один из следующих физических принципов:

ѕ отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты;

ѕ различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды;

Ультразвуковые приборы, которыми исследуют сплошные среды на предмет обнаружения пустот, имеют те же принципы работы, что и медицинские приборы, поэтому рассмотреть принцип их работы можно на примере медицинской ультразвуковой диагностики, или УЗИ.

Ультразвуковой датчик содержит один или более кристаллов с пьезоэлектрическими свойствами. Если кристалл поместить в электрическое поле, он деформируется и производит звуковые волны характерной частоты. Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Пульсирующий электрический ток, проходя через кристаллы датчика, производит короткие импульсы звуковых высокочастотных волн, сигнал от которых длится микросекунды.

Отраженный звук выявляется тем же кристаллом. Интервалы между импульсами испускаемого ультразвука достаточно велики, чтобы позволить уловить и проанализировать отраженные эхо-волны перед посылкой следующего импульса. Возвращающиеся эхо-волны вызывают механическую деформацию кристалла и электрические сигналы посылаются благодаря пьезоэлектрическому эффекту. Эти сигналы анализируются в соответствии с силой и глубиной отражения, а затем выводятся на экран.

Аналогично ультразвуковые приборы используются и при проведении мероприятий по поиску пустот в сплошных средах, т.к. скорость звуковой волны в сплошной среде и в воздухе существенно различается.

Специальные технические средства, использующие в качестве принципа своей работы отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты, работают следующим образом.

В пустоте (воздухе) диэлектрическая постоянная близка к единице, для бетона, кирпича, дерева она значительно больше. Диэлектрики с разными значениями диэлектрической постоянной по-разному деформируют электрическое поле, создаваемое обнаружителем пустоты. По изменению диэлектрической индукции локализуется пустота. Так обнаружитель пустот «Кайма» выявляет полости в кирпичных или бетонных стенах размером 6х6х12 см и 6х6х25 см.

Аналогично работают и приборы, использующие различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды.

В металлодетекторах используются магнитные и электрические свойства электропроводящих материалов, которые в той или иной степени присутствуют в закладных устройствах. Любая закладка содержит токопроводящие элементы: резисторы, индуктивности, соединительные токопроводники в навесном или микроминиатюрном исполнении, антенну, корпус элементов питания, металлический корпус закладки.

Принципы работы металлодетекторов основаны на измерении и селекции изменений характеристик сигналов, наводимых в измерительной катушке металлодетектора полями вихревых токов в исследуемом объекте, а также из­менений активного и реактивного сопротивлений катушки. Вихревые токи возникают при облучении объекта магнитным полем, создаваемым другой, так называемой поисковой катушкой металлодетектора. На эту катушку поступает аналоговый или импульсный сигнал от соответствующего генератора металлодетектора. Наводимые в приемной катушке сигналы усиливаются и анализируются встроенным в металлодетектор микропроцессором.

Характеристики сигнала в измерительной катушке зависят от размеров токопроводящей поверхности объекта, ее электропроводности, магнитной проницаемости материала и частоты поля. Частоту поля подбирают в зависимости от задач, решаемых металлодетектором. В детекторах, применяемых для поиска закладок, частота составляет несколько кГц. Компенсация сигналов в измерительной катушке, возникающих в результате непосредственного действия мощного поля поисковой катушки и помех, достигается за счет соответствующего пространственного расположения поисковой и измерительной катушек, использования компенсационной катушки с параметрами, идентичными параметрам измерительной, но с противоположным направле­нием намотки провода, а также электронным путем.

2. Практическое применение

Образец ультразвукового прибора

Функционально прибор состоит из 10 измерительных блоков, объединенных в фокусирующую решетку, блока контроллера и интерфейсного блока, принимающего и обрабатывающего сигналы.

Каждый измерительный блок состоит из 4-х низкочастотных широкополосных преобразователей поперечных волн с сухим точечным контактом (СТК) и керамическими износостойкими наконечниками, что обеспечивает их продолжительное использование по грубым поверхностям.Каждый преобразователь имеет независимый пружинный прижим, что позволяет проводить измерения по неровным поверхностям. Номинальная частота каждого преобразователя 50 кГц.

Рис. 1. Ультразвуковой томограф А1040М ПОЛИГОН

Рис. 2. Схема трехмерного сканирования объекта

Рис. 3. Отображение результата сканирования на экране компьютера

Переносной неохлаждаемый тепловизор ТН-3 («Спектр») со встроенный цифровым процессором обеспечивает возможность наблюдения на экране изображений в ИК-диапазоне (8-13 мкм) объекта при минимальной разности температуры элементов его поверхности 0.15 град. Комплект тепловизора содержит камеру размером 110х165х455 мм и массой 6 кг, малогабаритный монитор и блок питания.

Рис. 4. Переносной неохлаждаемый тепловизор ТН-3 («Спектр»)

Для обнаружения закладок применяются в основном ручные металлодетекторы. Измерительная и поисковая катушки в них могут выполняться в виде торроида диаметром порядка 140-150 мм, укрепленного на корпусе ручки (АКА 7202) или непосредственно в корпусе металлодетектора («Мини скан»). Металлодетектор имеет звуковой и световой индикаторы, регулятор настройки чувствительности; питание ручных металлодетекторов от химических источников тока. Проблема автоматической подстройки коэффициента усиления металлодетектора под параметры среды решается микропроцессором. Возможности металлодетекторов указаны в табл. 1.

Табл.1. Технические характеристики металлодетекторов

Источник

Обнаружители пустот, металлодетекторы и рентгеновские аппараты

Эта группа приборов использует физические свойства среды, в которой может размещаться закладное устройство, или свойства элементов заклад­ных устройств, независимые от режима их работы.

Так как в пустотах сплошных сред (кирпичных и бетонных стенах, дере­вянных конструкциях и др.) могут устанавливаться долговременные дистан­ционно-управляемые закладные устройства, то выявление и обследование пустот проводится при «чистке» помещений.

В простейшем случае пустоты в стене или любой другой сплошной среде обнаруживаются путем их простукивания. Пустоты в сплошных средах изме­няют характер распространения структурного звука, в результате чего вос­принимаемые слуховой системой человека спектры звуков в сплошной среде и в пустоте отличаются.

Технические средства обнаружения пустот позволяют повысить досто­верность выявления пустот. В качестве таких средств могут применяться как различные ультразвуковые приборы, в том числе медицинского назначения, так и специальные обнаружители пустот. Специальные технические средства для обнаружения пустот используют:

— отличия в значениях диэлектрической проницаемости среды и пустоты;

— различия в значениях теплопроводности воздуха и сплошной среды.

В пустоте (воздухе) диэлектрическая постоянная близка к единице, для бетона, кирпича, дерева она значительно больше. Диэлектрики с разными значениями диэлектрической постоянной по-разному деформируют электри­ческое моле, создаваемое обнаружителем пустоты. По изменению диэлектрической индукции локализуется пустота. Так обнаружитель пустот «Кайма» выявляет полости в кирпичных или бетонных стенах размером 6х6х12 см и 6х6х25см.

Переносной неохлаждаемый тепловизор ТН-3 («Спектр») со встроенный цифровым процессором обеспечивает возможность наблюдения на экране изображений в ИК-диапазоне (8-13 мкм) объекта при минимальной разности температуры элементов его поверхности 0.15 град. Комплект тепловизора содержит камеру размером 110х165х455 мм и массой 6 кг, малогабаритный монитор и блок питания.

В металлодетекторах используются магнитные и электрические свойст­ва электропроводящих материалов, которые в той или иной степени присут­ствуют в закладных устройствах. Любая закладка содержит токопроводящие элементы: резисторы, индуктивности, соединительные токопроводники в на­весном или микроминиатюрном исполнении, антенну, корпус элементов пи­тания, металлический корпус закладки.

Принципы работы металлодетекторов основаны на измерении и селекции изменений характеристик сигналов, наводимых в измерительной катушке ме-таллодетектора полями вихревых токов в исследуемом объекте, а также из­менений активного и реактивного сопротивлений катушки. Вихревые токи возникают при облучении объекта магнитным полем, создаваемым другой, так называемой поисковой катушкой металлодетектора. На эту катушку поступает аналоговый или импульсный сигнал от соответствующего генератора металлодетектора. Наводимые в приемной катушке сигналы усиливаются и анализируются встроенным в металлодетектор микропроцессором.

Характеристики сигнала в измерительной катушке зависят от размеров токопроводящей поверхности объекта, ее электропроводности, магнитной проницаемости материала и частоты поля. Частоту поля подбирают в зависи­мости от задач, решаемых металлодетектором. В детекторах, применяемых для поиска закладок, частота составляет несколько кГц. Компенсация сигна­лов в измерительной катушке, возникающих в результате непосредственного действия мощного поля поисковой катушки и помех, достигается за счет со­ответствующего пространственного расположения поисковой и измеритель­ной катушек, использования компенсационной катушки с параметрами, идентичными параметрам измерительной, но с противоположным направле­нием намотки провода, а также электронным путем.

Для обнаружения закладок применяются в основном ручные металлодетекторы. Измерительная и поисковая катушки в них могут выполняться в ви­де торроида диаметром порядка 140-150 мм, укрепленного на корпусе ручки (АКА 7202) или непосредственно в корпусе металлодетектора («Мини скан»). Металлодетектор имеет звуковой и световой индикаторы, регулятор настройки чувствительности; питание ручных металлодетекторов от химических источников тока. Проблема автоматической подстройки коэффициента усиления металлодетектора под параметры среды решается микропроцессо­ром. Возможности металлодетекторов указаны в табл. 8.

Для просмотра предметов непонятного назначения применяют перенос­ные рентгеновские установки. На рынке имеются переносные рентгенов­ские установки двух видов:

— переносные флюроскопы с отображением изображений на экране про­смотровой приставки;

Переносные флюороскопы состоят из излучателя, пульта дистанционного управления, просмотровой приставки с люминесцентным экраном, аккумуля­торного блока, зарядного устройства, соединительных кабелей и сумок для переноса установки (транспортной упаковки). Обследуемый предмет разме­щается между излучателем и просмотровой приставкой на расстоянии около 50 см от излучателя и вплотную к просмотровой приставке. Характеристики отечественных флюороскопов приведены в табл. 9.

Из указанных в таблице рентгеновских установок наиболее эффективной для решения задач исследования неопознанных предметов является переносная установка «Очертание-К2М». Она достаточно компактна, имеет высокую разрешающую способность.

Малые размеры (270х240х920 мм) и массу (3 кг) имеет переносной рент­геновский флюороскоп ФП-1 («Спектр»). Размеры его флюороскопического экрана составляет 250х250 мм и коэффициент усиления яркости не менее 30000. Дополнительно поставляется фото- или видеоприставка для докумен­тирования изображений.

Для просвечивания тонких предметов с неметаллическими корпусами применяют установки с радиоактивными изотопами низкой активности. Та­кие установки компактны, просты в управлении и безопасны. Например, рентгеновская микроустановка РК-990 с габаритами 220х210 мм и массой 1.7 кг просвечивает объект с размерами до 63х87 мм.

В рентгенотелевизионных установках теневое изображение преобразует­ся в телевизионное, проецируемое на экран удаленного от излучателя телеви­зионного монитора. Характеристики некоторых переносных рентгенотелеви­зионных установок приведены в табл.10.

Развитием рентгеновских установок «Шмель» являются рентгенотелевизионные аппараты «Шмель-экспресс» и «Шмель-мобил». Рентгеновский ап­парат «Шмель-экспресс» обеспечивает возможность наблюдения объекта как на экране монитора, удаленного до 2 м от рентгеновской установки, так и эк­ране просмотровой приставки комплекса «Шмель-90К». Размер экрана рентгенотелевизионного преобразователя 360х480 мм. По сравнению с аппарату­рой «Шмель-экспресс» эта установка позволяет запоминать до 1000 изобра­жений и обеспечивает информационно-техническое сопряжение с ПЭВМ.

Применение рентгеновских установок для исследования закладных уст­ройств ограничивается сравнительно их высокой стоимостью.

Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 46 ; Нарушение авторских прав

Источник