SU907423A1 - Устройство дл неразрушающего контрол диэлектриков - Google Patents

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю неметаллических материалов и изделий и может быть использовано при структурометрии, дефектоскопии , контроле физико-механических характеристик изделий. .^!

Известно устройство для неразрушающего контроля диэлектриков, содержащее сверхвысокочастотный генератор, выход которого подключен через первый направленный ответвитель к антенне ¹¹ и через двунаправленный ответвитель к .первому и второму интерферометрам, каждый из которых содержит последовательно соединенные аттенюатор, фазовращатель и вентиль, два детектора [ij?

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерений,

Цель изобретения - повышение точности 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, фазовращатель и вентиль, два детектора, введены два идентичных дополнительных интерферометра, два тройника, два направленных 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.

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, Фазовращатели 9» 10, вентили 11, 12, детекторы 13» 14, дополни- ю тельные интерферометры 15» 16, содержащие вентили 17» 18, фазовращатели 19, 20 и аттенюаторы 21, 22, тройники 23,24, введенные направленные ответвители 25, 26, блок 27 ре- 15 гистрации фазы, поляризационный 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_о(также как и вектор напряженности магнитного поля Н_о) разлагается на две составляющие Εχ и E>j, которые ориентируются вдоль главных направлений диэлектри- ³⁵ ческой анизотропии X и У. Амплитудное значение обоих составляющих различно, так как каждое главное направление анизотропии характеризуется раз<4 О личными коэффициентами отражения. В результате интерференции этих двух составляющих суммарное поле отраженной от контролируемого образца 32 волны эллиптически поляризованное.

Во всеполяризованную антенну 3 ⁴³ поступают эллиптически поляризованные электромагнитные колебания, которые достигают поляризационного разделителя 28. В поляризационном разделителе 28 эта волна расщепляется на ⁵⁰ две волны с различными ориентациями векторов ^г._х и Е^. Волна с вектором Εχ с одного выхода поляризационного разделителя 28 поступает через введенный детектор 29 на один вход бло- ⁵⁵ ка 31 регистрации амплитуды. Волна с вектором с другого выхода поступает через введенный детектор 30 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_о 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_о падающей волны. Таким образом, угол наклона прямой линии в блоке 31 регистрации амплитуды характеризует положение главных осей анизотропии относительно ориентации вектора Е_о 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, фазовращатель 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_о и Еу. Таким образом, в блоке 27 регистрации фазы также наблюдается прямая линия, но ее угол наклона характеризует отношение разности фаз двух составляющих Е_х и Е_а. При отсутствии одной из составляющих наблюдается прямая (горизонтальная или вертикальная) линия, которая ха- 5 рактеризует либо совпадение вектора Eq падающей волны с одним из направлений анизотропии, либо отсутствие анизотропии.

В предлагаемом устройстве блоки Ю регистрации могут быть не обязательно с визуальным наблюдением результатов контроля. Например, блок 27 регистрации фазы может быть применен с непосредственным отсчетом разности фаз '5 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- 25 ются ли они анизотропными или изотропными , 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 устройство может работать не только с ₃$ односторонним доступом к изделию, но также и при двустороннем, т.е. возможно определять амплитудные и фазовые характеристики при прохождении электромагнитных волн через контролируемое изделие.

Предлагаемое устройство повышает точность измерений.

Claims (2)

1. (St) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЩЕГО КОНТРОТИ-Изобретение относитс  к неразрушающему контролю неметаллических материалов и изделий и может быть использовано при структурометрии, дефектоскопии , контроле физико-механических характеристик изделий. Известно устройство дл  неразрушающего контрол  диэлектриков, содержащее сверхвысокомастотный генератор, выход которого подключен через первый направленный ответвитель к антенне и через двунаправленный ответвитель к .первому и второму интерферометрам, каждый из которых содержит последоваteльнo соединенные аттенюатор, фазовращатель и вентиль, два детектора l Однако известное устройство облада ет недостаточной точностью измерений, Цель изобретени  - повышение точности измерений. Дл  этого в устройство дл  неразрушающего контрол  диэлектриков, содержащее сверхвысокочастотный генера тор, выход которого подключен через ДИЭЛЕКТРИКОВ первый направленный ответвитель к антенне, и через двунаправленный ответвитель к первому и второму интерфероглетрам , каждый из которых содержит последовательно соединенные атте нюатор, фазовращатель и вентиль, два детектора, введены два идентичных дополнительных интерферометра, два тройника , два направленных ответвител , блок регистрации фазы и пол ризационный 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 есепол ризованной и соединена со входом пол ризационного разделител , к плечам которого через введенные направленные ответвители подключены аттенюаторы введенных интерферометров. 390 На чертеже представлена структурна  электрическа  схема предлагаемого устройства. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, первый направленный ответвитель 2, антенну 3, двунаправленный ответвитель , первый и второй интерферометры 5, аттенюаторы 7 8, Лазовращатели 9. Ю, вентили 11, 12, детекторы 13, I, дополни тельные интерферометры 15. 16, содержащие вентили 17, фазовращатели 19, 20 и аттенюаторы 21, 22, тройники 23,, введенные направлен|ные ответвители 25, 2б, блок 27 регистрации фазы, пол ризационный разделитель 28, введенные детекторы 29, 30, блок 3 регистрации амплитуды, контролируемый образец 32. Устройство работает следующим образом . Колебани , выработанные сверхвысо комастотным генератором 1, через пер вый направленный ответвитель 2 поступают в всепол ризованную антенну 3- Всепол ризованна  антенна 3 излучает линейно-пол ризованную элек ромагнитную волну, причем вектор напр женности электрического пол  Е сохран ет неизменное положение в про цессе контрол . Достигнув контролиру емого образца 32 вектор EQ(также как и вектор напр женности магнитного по л  HO) разлагаетс  на две составл ющие ЕХ и EVJ, которые ориентируютс  вдоль главных направлений диэлектрической анизотропии X и У. Амплитудно значение обоих составл ющих различно , так как каждое главное направление анизотропии характеризуетс  различными коэффициентами отражени . В результате интерференции этих двух составл ющих суммарное поле отраженной от контролируемого образца 32 волны эллиптически пол ризованное. Во всепол ризованную антенну 3 поступают эллиптически пол ризованны электромагнитные колебани , которые достигают пол ризационного разделител  28. В пол ризационном разделителе 28 эта волна расщепл етс  на две волны с различными ориентаци ми векторов ;,( и EVJ. Волна с вектором Е с одного выхода пол ризационного разделител  28 поступает через введенный детектор 29 на один вход блока 31 регистрации амплитуды. Волна с вектором Еу с другого выхода поступает через введенный детектор 30 на другой вход блока 31 регистрации амплитуды, где в результате прихода двух сигналов с различной амплитудой наблюдаетс  пр на  лини , угол наклона которой характеризует положение главных осей анизотропии контролируемого образца 32. (1ри совпадении вектсра напр женности пол  EQ излученной волны с одним из главных направлений анизотропии в блоке 31 регистрации амплитуды наблюдаетс  пр ма  (горизонтальна  или вертикальна ) лини , так как в этом случае отраженна  волна представл ет собой линейнопол ризованную волну и положение вектора Е отраженной волны будет совпадать с вектором Eg падаюи4ей волны. Таким образом, угол наклона пр мой линии в блоке 31 регистрации амплитуды характеризует положение главных осей анизотропии относительно ориентации вектора EQ падающей волны. Помимо амплитудных изменений составл ющих отраженной волны между ними и составл ющей падающей волны существует разность фаз, с помощью которых может быть определено значение диэлектрической проницаемости в главных направлени х анизотропии. Дл  этой цели каждый выход пол ризационного разделител  28 соединен с дополнительными интерферометрами 15, 16, с помощью которых определ етс  разность фаз обеих составл ющих. Оба интерферометра идентичны и их работа и настройка происход т одинаково. Поэтому рассмотрим работу одного дополнительного интерферометра 16. С выхода двунаправленного ответвител  k опорный сигнал поступает через аттенюатор 8, фазовращатель 10 и вентиль 12 на один вход тройника 2k. В то же врем  измер емый сигнал поступает в введенный направленный ответвитель 26 и с его выхода через аттенюатор 22, фазовращатель 20 и вентиль 18 поступает на второй вход тройника
2. 2. С выхода тройника 2k результирующий сигнал, пропорциональный разности фаз составл ющих, поступает на детектор I. Сигнал с детектора 1 поступает на один вход блока 27 регистрации фазы. На второй вход которого поступает результирующий сигнал с детектора 13. Этот сигнал пропорционален разности фаз составл ющих ЕО и ES. Таким образом, в блоке 27 регистрации фазы также наблюдаетс  пр ма  лини , но ее угол 59 наклона характеризует отношение разности фаз двух составл ющих Е и Еу. При отсутствии одной из составл ющих наблюдаетс  пр ма  (горизонтальна  или вертикальна ) лини , котора  характеризует либо совпадение вектора Ер падающей волны с одним из направлений анизотропии, либо отсутствие анизотропии. В предлагаемом устройстве блоки регистрации могут быть не об зательн с визуальным наблюдением результатов контрол . Например, блок 27 регистра ции фазы может быть применен с непосредственным отсчетом разности фаз и с дальнейшим расчетом диэлектричес кой проницаемости или с пересчетом ее в значение деформаций при контроле изделий, наход щихс  в напр жениодеформированном состо нии и т.д. Предлагаемое устройство  вл етс  универсальным и позвол ет контролиро вать любые неметаллические материал ,и издели , независимо от того  вл ютс  ли они анизотропными или изотропными , а также наход щиес  в напр женно-деформированном состо нии. При этом без введени  дополнительных блоков можно определ ть как амплитудные , так и фазовые характеристики отраженных от издели  волн и по ним определ ть физико-механические характеристики изделий. Такое устройство может работать не только с односторонним доступом к изделию, но таюхе и при двустороннем, т.е. возможно определ ть амплитудные и фазовые характеристики при прохождении электромагнитных волн через контролируемое изделие. Предлагаемое устройство повышает точность измерений. Формула изобретени  Устройство дл  неразрушающего контрол  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, фазовращатель/и вентиль, два детектора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, введены два идентичных дополнительных интерферометра , два тройника, два направленных ответвител , блок регистрации фазы и пол ризационный 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, лричем антенна выполнена всепол ризоваиной и соединена ,со входом пол ризационного разделител , к плечам которого через введенные направленные ответвитёли подключены аттенюаторы введенных интерферометров. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 1823В9, кл. G 01 Н , 1966 (прототип),