Устройство для неразрушающего контроля диэлектриков

Устройство для неразрушающего контроля диэлектриков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И с A Н И Е (» 907423

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 14.04.80 (21) 2911154/18-09 с присоединением заявки 34 (23) Приоритет

Опубликовано 23. 02. Ь2. Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 25. 02. 82 (5t)M. Кл.

G 01 и 22/ОО гасударственный квинтет

СССР но делан изабретеннй и аткрытий (53) УДК 621. 317:

39 (088. 8) А.И. Потапов, Г. Л. Баранов, В.M. Гржехник-Жуковский, В.A. Беляев и E 0. Никитин (72) Авторы изобретения

Ленинградскии ордена Трудового Красного Знймеыи и ордена Октябрьской Революции технологический ( институт им.Ленсовета (71) Заявитель ( (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШЮЩЕГО КОНТРОЛЯ .-..

ДИЭЛЕКТРИКОВ

Изобретение относится к неразрушаюц(ему контролю неметаллических материалов и изделий и монет быть использовано при структурометрии, дефектоскопии, контропе физико-механических характеристик изделий.

Известно устройство зля неразрушающего контроля диэлектри ков, содержащее сверхвысокочастотный генератор, выход которого подключен через первый направленный ответвитель к антенне и через двунаправленный ответвитель к .первому и второму интерферометрам, каждый из которых содержит последовательно соединенные аттенюатор, фазоврац(атель и вентиль, два детектора (1

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерений, Цель изобретения " повышение точЪ ности измерений.

Для этого в устройство для неразрушающего контроля диэЛектриков, содержащее сверхвысокочастотный генератор, выход которого подключен через первый направленный ответвитель к антенне, и через двунаправленный ответвитель к первому и второму интерферометрам, каждый из которых содержит последовательно соединенные аттенюатор, фазоврацатель и вентиль, два детектора, введены два идентичных дополнительных интерферометра, два трой" ника, два направленных ответвителя, блок регистрации фазы и поляризацион" ный разделитель, плечи которого через два введенных детектора подключены к блоку регистрации амплитуды, при этом к противоположным плечам каждо"

ro тройника подключены соответствен" но вентили соответствующих интерйерометров, а третьи плечи через детекторы подключены к блоку регистрации фа" зы, причем антенна выполнена всеполя" ризованной и соединена со входом поляризационного разделителя, к плечам которого через введенные направленные ответвители подключены аттенюаторы введенных интерферометров.

3 907423

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1, первый направленный ответвитель 2, антенну 3, двунаправленный ответвитель 4, первый и второй интерферометры 5, 6, аттенюаторы 7, 8, йазовращатели 9, 10, вентили 11, 12, детекторы 13, 14, дополни- 1О тельные интерферометры 15, 16, содержащие вентили 17, 18, фазовращатели 19, 20 и аттенюаторы 21, 22, тройники 23,24, введенные направлен1ные ответвители 25, 26, блок 27 ре- 15 гистрации фазы, поляриэационный разделитель 28, введенные детекторы 29, 30, блок 31 регистрации амплитуды, контролируемый образец 32.

Устройство работает следующим образом.

Колебания, выработанные сверхвысокочастотным генератором 1, через первый направленный ответвитель 2 поступают в всеполяризованную антенну 3. Всеполяризованная антенна 3 излучает линейно-поляризованную электромагнитную волну, причем вектор напряженности электрического поля Е сохраняет неизменное положение в процессе контроля. Достигнув контролируемого образца 32 вектор Е> (также как и вектор напряженности магнитного поля Н ) разлагается на две составляющие Ел и Е которые ориентируются зз вдоль главных направлений диэлектрической анизотропии Х и У. Амплитудное значение обоих составляющих различно, так как каждое главное направление анизотропии характеризуется раз о личными коэффициентами отражения. B результате интерференции этих двух составляющих суммарное поле отраженной от контролируемого образца 32 волны эллиптически поляризованное.

Во всеполяризованную антенну 3 поступают элли п ти чески поля ри зов а нные электромагнитные колебания, которые достигают поляризационного разделителя 28. В поляризационном разделителе 28 эта волна расщепляется на две волны с различными ориентациями векторов .„ и Е . Волна с вектором

Е с одного выхода поляризационного разделителя 28 поступает через введенный детектор 29 на один вход блока 31 регистрации амплитуды. Волна с вектором Е с другого выхода поступает через введенный детектор 30

4 на другой вход блока 31 регистрации амплитуды, где в результате прихода двух сигналов с различной амплитудой наблюдается прямая линия, угол наклона которой характеризует положение главных осей анизотропии контролируемого образца 32. При совпадении вектора напряженности поля Е излученной волны с одним из главных направлений анизотропии в блоке 31 регистрации амплитуды наблюдается прямая (горизонтальная или вертикальная) линия, так как в этом случае отраженная волна представляет собой линейнополяризованную волну и положение вектора Е отраженной волны будет совпадать с вектором Е падающей волны. Таки л образом, угол наклона прямой линии в блоке 31 регистрации амплитуды характеризует положение главных осей анизотропии относительно ориентации вектора Е> падающей волны. Помимо амплитудных изменений составляющих отраженной волны между ними и составляющей падающей волны существует разность фаз, с помощью которых может быть определено значение диэлектрической проницаемости в главных направлениях анизотропии. Для этой цели каждый выход поляризационного разделителя 28 соединен с дополнительными интерферометрами 15, 16, с помощью которых определяется разность фаз обеих составляющих. Оба интерферометра идентичны и их работа и настройка происходят одинаково. Поэтому рассмотрим работу одного дополнительного интерферометра 16.

С выхода двунаправленного ответвителя 4 опорный сигнал поступает через аттенюатор 8, фазовращатель 10 и вентиль 12 на один вход тройника 24.

В то же время измеряемый сигнал поступает в введенный направленный ответвитель 26 и с его выхода через аттенюатор 22, фаэовращатель 20 и вентиль 18 поступает на второй вход тройника 24. С выхода тройника 24 результирующий сигнал, пропорциональный разности фаз составляющих, поступает на детектор 14. Сигнал с детектора 14 поступает на один вход блока 27 регистрации фазы. На второй вход которого поступает результирующий сигнал с детектора 13. Этот сигнал пропорционален разности фаз составляющих Е и Е> Таким образом, в блоке 27 регистрации фазы также наблюдается прямая линия, но ее угол

5 90742 наклона характеризует отношение разности фаз двух составляющих Е„и Е>.

При отсутствии одной из составляющих наблюдается прямая (горизонтальная или вертикальная) линия, которая характеризует либо совпадение вектора

ЕО падающей волны с одним из направлений анизотропии, либо отсутствие анизотропии.

В предлагаемом устройстве блоки регистрации могут быть не обязательно с визуальным наблюдением результатов контроля. Например, блок 27 регистрации фазы может быть применен с непосредственным отсчетом разности фаз 15 и с дальнейшим расчетом диэлектрической проницаемости или с пересчетом ее в значение деформаций при контроле изделий, находящихся в напряженнодеформированном состоянии и 20 т.д.

Предлагаемое устройство является универсальным и позволяет контролировать любые неметаллические материалы

;и изделия, независимо от того явля- 2S ются ли они анизотропными или изо" тропными, а также находящиеся в напряженно-деформированном состоянии.

При этом без введения дополнительных блоков можно определять как ампли- зо тудные, так и фазовые характеристики отраженных от изделия волн и по ним определять физико-механические характеристики изделий. Такое уст" ройство может работать не только с односторонним доступом к изделию, но также и при двустороннем, т.е. возможно определять амплитудные и фазовые характеристики при прохождении электромагнитных волн через контролируемое изделие.

3 6

Предлагаемое устройство повышает точность измерений.

Формула и зобретения

Устройство для неразрушающего контроля диэлектриков, содержащее сверхвысокочастотный генератор, выход которого подключен через первый направленный ответвитель к антенне и через двунаправленный ответвитель к первому и второму интерферометрам, каждый из которых содержит последовательно соединенные аттенюатор, фазовращателы и вентиль, два детектора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, введены два идентичных дополнительных интерферометра, два тройника, два на" правленных ответвителя, блок регистрации фазы и поляризационный разделитель, плечи которого через два введенных детектора подключены к блоку регистрации амплитуды, при этом к противоположным плечам каждого тройника подключены соответственно вентили соответствующих интерферометров, а третьи плечи через детекторы подключены к блоку регистрации фазы,,причем антенна выполнена всеполяризованной и соединена со входом поляризационного разделителя, к плечам которого через введенные направленные ответвители подключены аттенюаторы введенных интерферометров.

Источники иншормации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР и 182389, кл. 6 01 М 23/24, f966 (прототип).

907423

Составитель П. Тарасова

Реда> тор Д„Liанgоp Техреду Е. Харитончик

Заказ 581/52 Тираж 883

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 035 Москва I- )5 Раушсквя наб, g.

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Про

Корректор М. Пожо

Подписное

415 ектная, 4