Электромагнитные волны

Переменное электрическое поле порождает изменяющееся магнитное поле и наоборот, что ведёт к распространению единого электромагнитного поля в пространстве, которое называют электромагнитной волной. То есть электромагнитной волной называют изменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве. Электромагнитные волны описывают при помощи системы уравнений Максвелла для векторов напряжённости электрического и магнитного полей.

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию. Длина волны прямо связана с частотой через (групповую) скорость распространения излучения. Групповая скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Генри Герц измерил частоту v гармонических колебаний в цепи и длину λ электромагнитной волны и определил скорость электромагнитной волны: u= λ·v. Значение скорости электромагнитной волны, полученное в эксперименте Герца, совпало со значением скорости электромагнитной волны по гипотезе Максвелла с = 299 792 458 м = 300 000 км/с. Чтобы сделать излучение более интенсивным, необходимо увеличить циклическую частоту. Распространение электромагнитной волны зависит от взаимодействия электрического и магнитного полей. Различные среды обладают различными электрическими и магнитными свойствами, и поэтому скорость электромагнитной волны может быть разной в разных средах.

Шкала электромагнитных излучений

Физики условно разделили колебания электромагнитной природы на спектры, о которых большинство, наверное, слышали.

• Гамма-излучение (γ) Сверхкороткие излучения. Возникают вследствие одноимённого радиоактивного распада; это приходящие из космического пространства лучи. Прозрачны практически для всех соединений на Земле, разрушительно влияют на живую материю.
• Рентгеновское. Появляется вследствие сильного разгона заряженных частиц или переходах электронов между уровнями с огромной разницей потенциалов в атомах.
• Ультрафиолетовое. Ультрафиолет близок к видимому спектру, при определённых условиях человеческий глаз замечает излучения близкие к 400 нм. Основной источник – Солнце. Обладает разнообразным воздействием на биологические ткани, эффект зависит от длины волны.
• Видимый для человека спектр (визуальный) лежит в диапазоне 400–740 нм. Лучи легко преодолевают атмосферу, отражаются и поглощаются в оптических установках
• Инфракрасное. Излучение, ощущаемое человеком как тепло. Исходит от нагретых поверхностей, чем они горячее, тем короче волна и выше энергия.
• Терагерцовое. Неионизирующие субмиллиметровые лучи. Проводятся диэлектриками, биологическими средами и поглощаются большинством проводников (за редким исключением). Применяются в системах таможенной безопасности, медицине – томографы.
• Радиоволны. Самый широкий спектр, наиболее применяемый человеком для систем связи в пределах планеты и ближнего космоса.

Рис.1. Шкала электромагнитных излучений.

Акустические волны. Уравнение механических волн

Акустическими (или волнами звука) называют упругие волны, которые распространяются в пространстве определённого частотного диапазона 16 – 20000 Гц. Звуковые волны относятся к механическим колебаниям с малыми амплитудами (это слабое возмущения). Волны с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми, а более 20 000 Гц. волны являются ультразвуковыми. Инфразвук и ультразвук человек не слышит. Звуковые волны в газообразных и жидких веществах могут быть только продольными, поскольку эти вещества имеют свойство упругости только в отношении деформации сжатия и растяжения. В твёрдом теле акустические волны могут быть и продольными, и поперечными, так как твёрдое тело может быть подвержено ещё и деформации сдвига. Скорость распространения акустических волн в газовых средах может быть найдена в соответствии с выражением: V = корень квадратный из (k R T/m), где - R газовая постоянная, k- коэффициент Cp/Cv, m -молярная масса газа. Данная формула говорит нам о том, что скорость звука в газовых средах не зависит от давления, но увеличивается с ростом температуры. Чем больше молярная масса газа, тем меньше скорость распространения волн звука. Рассматривая распространение акустических волн в атмосфере, следует принимать во внимание множество параметров: скорость и направление ветра, влажность, состав воздуха, явления преломления и отражения звука на границах раздела сред, вязкость газа, в котором распространяется звуковая волна.

Основные характеристики акустической волны

Акустические волны, как и любые другие упругие волны, появляются из-за наличия связей, которые имеются между частицами вещества, в котором они распространяются. При этом отклонение (перемещение) одной частицы от положения равновесия ведёт к смещению соседствующих с ней других частиц. Данный процесс происходит в пространстве с некоторой ограниченной скоростью. В воздухе скорость звука при t=0 C равна 331 м/с, при t=1 C, скорость увеличивается на 1,7 м/с.

Сравнение акустических и электромагнитных волн

• По своей природе звуковые волны являются механическими волнами. А электромагнитные волны это порождение переменных магнитного и электрического полей.
• Акустическая волна способна распространяться только в веществе, которое имеет свойство упругости. Электромагнитная волна может распространяться в любом веществе, в том числе и в вакууме (без газовой среде).
• Скорость распространения звуковых волн зависит от состояния среда (температура, плотность, молярная масса и т.д.). Электромагнитная волна распространяется со скоростью, не зависящей от состояния вещества. В вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью света: С 300 000км/с
• В настоящее время существуют большие группы приборов для неразрушающего контроля и технической диагностики, которые используют датчики для регистрации сигналов в различных диапазонах акустических и электромагнитных частях спектра, работающих на различных физических принципах. Каждый класс приборов соотносится с определёнными стандартизованными методиками измерений, использующими свои единицы измерений, стандартизованные образцы, меры, эталоны, поверочные схемы и многое другое, что обеспечивает стандартизацию и единообразие измерений и диагностики.

Акустический сканер КАС15: Портативный акустический сканер визуализации утечек газов и частичных разрядов

Конструкция с 64 индивидуальными микрофонами позволяет быстро обнаруживать потенциальные утечки воздуха и газов в промышленном оборудовании, а также находить частичные разряды, связанные с неисправностями электрических устройств. Приборы отображают информацию, связанную с типом частичных разрядов, предполагаемым размером утечек, а также с возможными значениями убытков.

Рис. 9. Акустический сканер КАС15 (вид спереди).	Рис. 10. Акустический сканер КАС15 (вид сзади).	Рис. 11. Акустический сканер КАС15.

Рис. 12. Акустический сканер КАС15 (комплектация).	Рис. 13. Акустический сканер КАС15 (комплектация).

Акустический сканер КАС15: Тип частичного разряда

Обнаружение частичного разряда помогает распознавать коронный разряд, стекающий разряд, поверхностный разряд. Поддерживает 8 акустических палитр.

Рис. 14. Использование акустического сканера КАС15.	Рис. 15. Использование акустического сканера КАС15.

Акустический сканер КАС15: Визуализация акустических изображений

КАС15 позволяет выявлять места утечек газов и частичных разрядов на самой ранней стадии развития дефекта

Матрица узконаправленных высокочувствительных микрофонов и специальный алгоритм обработки данных визуализируют на цветном ЖК-дисплее места образования дефектов в реальном масштабе времени

Прибор прост в освоении и использовании

Рис. 16. Изображение с акустического сканера КАС15.

Акустический сканер КАС15: Высокоэффективные микрофоны

64 малошумящих MEMS-микрофона, локализация источника звука в реальном времени, оценка скорости утечки в реальном времени, определение размера утечки газа. Разрешение 800 × 480, сенсорный ЖК-экран размером 4,3".

Акустический сканер КАС15: Аналитика и отчеты

Программное обеспечение акустического анализатора для описания изображений и экспорта отчетов.

Рис. 17. Возможности акустического сканера КАС15.	Рис. 18. Возможности акустического сканера КАС15.

Акустический сканер КАС15: Высокая эффективность

• 64 высокочувствительных ультразвуковых MEMS-микрофонов
• Широкий регулируемый частотный диапазон: от 2кГц до 65кГц
• Динамический диапазон 120дБ
• Режимы обнаружения ЧР или утечки газа
• Интенсивность сигнала центральной точки или пиковой
• Угол захвата 66°
• Расстояние от 0.3м до 100м
• Частота акустического сигнала, используемого для построения диагностического изображения - 25 Гц
• Визуальная 5 МП камера с разрешением 2688х1944 пикселей
• Цифровое увеличение 1.0х - 8.0х

Акустический сканер КАС15: Некоторые области применения

• Локализация утечек сжатого воздуха, вакуума
• Проверка исправности задвижек, клапанов
• Диагностика технического состояния подшипников машин и механизмов, выявление и планирование технического обслуживания, необходимость ремонта
• Проверка герметичности ёмкостей, отсеков, кабин, люков, дверей
• Поиск трещин, отверстий в замкнутых и открытых объемах, баках и резервуарах
• Обнаружение частичных разрядов в электрооборудовании, повреждения изоляции
• Выявление коронарных разрядов, повреждений высоковольтных изоляторов, дистанционное обследование линий электропередач

Акустический сканер КАС15: Технические характеристики

АКУСТИЧЕСКИЙ КАНАЛ
Матрица микрофонов	64 высокочувствительных MEMS-микрофонов Визуализация звука в реальном времени
Частотный диапазон	2 кГц – 65 кГц, регулируемый
Динамический диапазон	120 дБ
Угол захвата	66°
Расстояние	0.3м – 100м
Цветовые палитры	8 палитр: чёрно-белая, бело-чёрная, радуга, слияние, оттенки железа, красно-чёрная, дождь, красно-голубая
Отображение интенсивности сигнала	Центральная точка Пиковая точка
Режимы обнаружения	Обнаружение частичных разрядов (корона, разряды поверхностные, внутренние, плавающие, тлеющие) Обнаружение утечки газов
Частота кадров	25 Гц
ОПТИЧЕСКИЙ КАНАЛ
Визуальная камера	Встроенная, 5 мегапикселей Разрешение 2688х1944 пикселей
Угол обзора	53°x39°
Фокусное расстояние	6.4 мм
Разрешение снимка	800х480 пикселей
ДИСПЛЕЙ
Тип дисплея	LCD 4.3", сенсорный Разрешение 800х480 пикселей
Регулировка яркости дисплея	Ручная/автоматическая
Режимы сохранения энергии	Режим ожидания/выключен
Цифровое увеличение	1.0х – 8.0х, плавное
ПАМЯТЬ УСТРОЙСТВА
Тип памяти	Карта памяти Micro SD 64Гб Поддержка до 128Гб
Ёмкость, снимки	Более 20 000 снимков
Ёмкость, видео	Более 60 часов
Голосовые комментарии	Создание голосовых комментариев, до 60 сек
Текстовые аннотации	Создание текстовых аннотаций, до 200 символов
Формат видеоснимков	MP4
Галерея снимков	Просмотр снимков и видеоснимков
СИСТЕМА ПИТАНИЯ
Источник питания	12В DC/1.5A, 5B DC/2A Зарядка через USB
Мощность	5.8 Вт
Тип аккумулятора	Перезаряжаемый, литий-ионный
Время работы от аккумулятора	10.5 часов (3.5+3.5+3.5ч)
Время зарядки аккумулятора	4 часа до полной зарядки
Тип зарядного устройства	2-ух секционное зарядное устройство Зарядка непосредственно в акустическом сканере Быстрая зарядка
Ёмкость аккумулятора	6700 мАч, 3.6В
Управление питанием	Автоматическое выключение
Блок питания	100-240В АС, 50/60Гц
ОСНОВНЫЕ
Интерфейс Wi-Fi	802.11 b/g/n 2.4Гц и 5Гц
Интерфейс USB	USB Type-C
Интерфейс HDMI	HDMI-D
Карта памяти	SD 64 Гб
Степень защиты	IP40
Тест на падение	1.2м
Гарантия	3 года на изделие и 2 года на аккумулятор
Сертификация FCC	CFR 47, часть 15, подраздел В
Сертификация RoHS	Да
Вибростойкость	0.03 g2/Hz (3.8g) 2.5g IEC 60068-2-6
Ударостойкость	25g, IEC 68-2-29
Диапазон рабочей температуры	-20°С…+50°С
Диапазон температуры хранения	-20°С…+60°С
Относительная влажность	<95%, без конденсации
Диапазон температуры зарядки	0°С…+50°С
Вес	940 гр
Размеры	293х127х111мм
Гнездо для штатива	UNC ."-20
Меню прибора	Поддержка русского языка
Комплект поставки	Акустический сканер, аккумулятор 2шт, 2-ух секционное зарядное устройство, блок питания, ремень, кабель USB, кабель HDMI, карта SD 64Гб, кард-ридер, защитный кожух для микрофонов, монтажный комплект, руководство по эксплуатации, мягкая сумка, штатив с чехлом, транспортировочный кейс

ООО «ПАНАТЕСТ» предлагает комплексную, многоуровневую поддержку потребителя оборудования, которая гарантирует его максимально эффективное применение. В неё входит не только поставка и гарантийные обязательства от ведущих мировых поставщиков, но и метрологическое обеспечение на базе собственной лаборатории, работающей в непосредственном контакте с ведущим органом сертификации РФ - ФБУ "РОСТЕСТ-Москва". Кроме того, наши специалисты участвуют в обучении и сертификации персонала в содружестве с центром НУЦ «Качество», по различным направлениям неразрушающего контроля и диагностики. Генеральный директор НУЦ «Качество», к.т.н., Батов Г.П. является одним из «пионеров» продвижения в РФ таких передовых методов контроля как тепловой, ультрафиолетовый, акустический. Наша компания постоянно развивается и внедряет новые, самые современные методы решения технических задач.