Способ контроля анизотропии диэлектрических материалов и устройство для его осуществления

 

Изобретение Ъ носится к контрольно-измерительной технике. Повышается чувствительность и точность контроля. Устр-во содержит СВЧ-г р 1, формирователь 2 поляризации, вращатель 3 плоскости поляризации,датчик 4 угла поворота, передающую всеполяризованную антенну 5, приемную всеполяризованную антенну 6, анализатор 8 поляризации, СВЧ-детектор 9, у-ль 10, пиковый детектор 12, блок 13 обработки , индикатор 14,.фазовый детектор 15 и контролируемый образец 17. Для достижения цели введен дополнительный вращатель 7 плоскости поляризации , линейный детектор 11, фильтр 16 нижних частот. Дополнительно вращают плоскость поляризации падающей волны с частотой F,f (f - частота вращения плоскости поляризации прошедшей волны). Поляризацию зондирующей волны выбирают эллиптической, измеряют постоянную составляющую и экстремальные значения выходного НЧ- сигнала на частоте Г„ . О степени анизотропии судят по величине (Т /Т )

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1255904 (51)4 С 01 N 22/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3770754/24-09 (72) 09,07.84 (46) 07.09.86. Бюл. М - 33 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72) В.А.Михнев, В.А.Конев и С.В.Савич (53) 621.396.67:621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 907423, кл. С Ol N 22/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

Ф 293218, кл. Г 01 R 27/26, 1971 (прототип). (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ АНИЗОТРОПИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕОИ1Х МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к конт 111, рольно-измерительной технике. Повышается чувствительность и точность контроля. Устр-во содержит СВЧ-r""ð

1, формирователь 2 поляризации, вращатель 3 плоскости поляризации, датчик

4 угла поворота, передающую всеполяризованную антенну 5, приемную все поляризованную антенну 6, анализатор

8 поляризации, СВЧ вЂ детект 9, у-ль

10, пиковый детектор 12 блок 13 обработки, индикатор 14, фазовый детектор 15 и контролируемый образец 17.

Для достижения цели введен дополни— тельный вращатель 7 плоскости поля- ризации, линейный детектор ll фильтр б нижних частот. Дополнительно вращают плоскость поляризации падающей волны с частотой Р « Е (f — частоо о та вращения плоскости поляризации прошедшей волны) . Поляризацию зондирующей волны выбирают эллиптической, измеряют постоянную составляющую и экстремальные значения выходного НЧсигнала на частоте F, . О степени анизотропии судят по величине =(Т /T )

t 2

=(а +aÄja — а ) (а -а /а +а„„), где а, — постоянная составляющая; а, а „„ — экстремальные значения выходного сигнала на частоте Г, Т, T — коэф. прохождения волны через контролируемый образец, когда плоскость поляризации параллельна главным осям анизотропии.

2 с.п. ф-лы, 2 ил.

12559

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного неразрушающего контроля диэлектрических материалов и изделий, Цель изобретения — повышение чувствительности и точности контроля, На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства контроля анизотропии диэлектрических материалов; на фиг. 2 — эпюры напряжения, поясняющие работу устройства, Устройство содержит :ВЧ-генератор формирователь 2 поляризации, вращатель 3 плоскости поляризации, д..-тчик 4 угла поворота, передающую нсеполяризованную антенну 5, приемную всеполяризованную антенну б, дополнительный вращатепь 7 плоскости поляризации, анализатор 8 поляризации, СВЧ-детектор 9, усилитель 10, линейный детектор 11, пиковый детектор 12, блок 13 обработки, инцикатор 14, фазовый детектор 15, фильтр 16 нижних частот и контролируемый образец 17, Устройство работает следующим образом.

СВЧ-колебания, генерируемые СВЧгенератором 1, преобразуют в колебания эллиптической поляризации эллиптичности S при помощи формирователя 2 и направляют на вращатель 3, в котором поляризационный эллипс медленно вращается с частотой F„ . Этой волной облучают контролируемый образец 17 при помощи передающей всеноляриэованной антенны 5 и принимают прошедшее излучение приемной всеполяризованной антенной б, После прохождения контролируемого образца 17 структура поляризационного эллипса (отношение его осей) изменяется в зависимости от того, как в данный момент времени он ориентирован относительно главных осей анизотропии контролируемого образца )7. Затем эллипс поляризации прошедшей волны анализируют при помощи вращения его с частотой f )) Р в дополнитетп-. о ном вращателе 7 и преобразования волны в линейнополяризованную н анализаторе 8. После этого сигнал детектируется СВЧ-детектором 9 и усиливается усилителем 10. Эпюра сигнала н точке А на выходе усилителя приведена на фиг. 2а. Отношение соседних максимумов и минимумов сигнала на частоте f дает значение эллип-!

После усиления сигнала выделяют

era постоянную составляющую а при о помощи фильтра l б, Сигнал на выходе фильтра б U в точке В показан на фиг, 2о. Затем выделяют экстремальные значения сигнала на частоте

F, для чего его детектируют по частоте f в линейном детекторе ll (с предварительным центрированием входного сигнала,т,е, с обрезанием постоянной составляющей). Эпюра напряжения частоты Р„ на выходе линейного детектора 11 П в точке С показана на фиг, 2 5. Экстремальные значения сигнала на частоте F, а

О т > и а (фиг, ?.6) выделяют при помоии пиконого детектора 1?.

Минимальная эллиптичность прошедшей волны, соответствующая моменту времени t, ранна

Т

S. =S-;— н ь

I а,+а — (2) а,-а

04 2 тичности в данный момент времени, поскольку анализатор 8 при нращении эллипса дополнительным вращателем

7 в минимуме сигнала ныделяет малую ось эллипса, а в максимуме — большую, Из фиг. 2 видно, что в момент времени t i эллиптичность прошедшей волны минимальна. Это соответствует ориентации эллипса поляризации падающей волны вдоль той оси аниэотропии, которая вызывает сжатие эллипса при прохождении образца, В момент времени t эллипс поляризации падаю2„ щей волны "растягивается", эллиптичность становится максимальной, что соответствует ориентации эллипса поляризации падающей волны вдоль другой оси аниэотропии. Эллиптичность прошедшей волны и момент с равна

Т

S -=- -, где S — начальная эллиптич1 ность, задаваемая формирователем 2, Т и Т вЂ” коэффициенты прохождения по главным осям аниэотропии контролируемого образца 17, а эллиптичкость прошедшей волны в момент

Т составляет S — 1, Отношение этих элТ липтичностей будет нести информацию об анизотропии контролируемого образца 17

Т

Т Т вЂ” — — =(- ) (1) т Т, Т1

Максимальная эллиптичность в момент времени t равна р д ук

Т а+а ол т а — а

2 о ma<

5 ствляетВ блоке 13 обработки осуще ся деление этих сигналов нием величины

1255904

4 ляризации падающей волны с частотой

F, « f, при этом поляризацию зондирующей волны выбирают эллиптичес(3) кой, измеряют постоянную составляющую и экстремальные значения выходного низкочастотного сигнала на частос получе- те F, о степени анизотропии судят по величине

=.1 .а .иЫ K

Т а+а

Т увайс

Воин ".й .Ъ а +а а то (4) Формула изобретения

1, Способ контроля анизотропии диэлектрических материалов, основанный на облучении контролируемого образца электромагнитной волной, вращении плоскости поляризации прошедшей волны с частотой Е,, преобразовании ее в линейно поляризован- 45 ную волну и измерении фазы и отношения экстремальных значений выходного низкочастотного сигнала, по

Которым судят соответственно об ориентации главной оси анизотропии и 50 ее величине, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, дополнительно вращают плоскость по40

Выходной сигнал линейного детектора 11, помимо пикового детектора 12, т5 подается на фазовый детектор 15, опорный сигнал к которому подводится с датчика .4, подсоединенного к вращателю 3, Поскольку фаза выходного низкочастотного сигнала на частоте

Fz определяется разностью угла поворота эллипса поляризации падающей волны и угла, соответствующего направлению главной оси анизотропии, 25 то выходной сигнал фазового детектора 15 будет определяться направлением главных осей анизотропии.

В индикаторе 14 производится индикация выходных сигналон блока 13 обработки и фазового детектора 15, первый из которых пропорционален квадрату степени анизотропии контролируемого образца 17, а второй определяется направлением гланных осей анизотропии. 35 а +а тзкс

Т а — а„,„, а — а

Э а +а„ин где а — постоянная составляющая; а а — экстремаЛьные значения

>юк иин выходного сигнала на частоте Р

Т,,Т вЂ” коэффициенты прохождения волны через контролируемый ,образец для случаев, когда плоскость поляризации .параллельна первой и второй главным осям анизотропии, а начальную эллиптичность ттадающей волны g выбирают так, чтобы выполТ нялись условия S -- -(1.

Т

2. Устройство контроля анизотропии диэлектрических материалов, содержащее последовательно соединенные СВЧ-генератор, формирователь поляризации, передающую и приемную всеполяризонанные антенны, вращатель плоскости поляризации, анализатор поляризации, СВЧ-детектор, усилитель, пиковый детектор, блок обработки и индикатор, а также фаэоBblH детектор, включенный между усилителем и индикатором, и датчик угла поворота, выход которого подключен к опорному входу фазового детектора о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, в него введены дополнительный вращатель плоскости поляризации, включенный между формирователем поляризации и передающей всеполяризованной антенной, линейный детектор, включенный между усилителем и пиковым детектором, фильтр нижних частот, вход которого подсоединен к выходу усилителя, а выход — к дополнительному входу блока обработки, причем датчик угла поворота подключен к дополнительному вращателю плоскости поляризации.

12559П4

Составитель Скороходов

Редактор H,Äàíêî Техред М.Xoданич Корректор С.Черни

Заказ 4814/42

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 c+ Ът о

С7у ао gmg.n

4Ъ - гсвг

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5