Устройство для фотографирования в электромагнитных полях высокой напряженности
Изобретение может быть использовано для неразрушающего контроля материалов и изделий и позволяет повысить качество электроразрядных изображений . Устройство содержит источник 7 высокого напряжения и обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде эластичной диэлектрической оболочки 1, укрепденной на жестком диэлектрическом диске 2 и заполненной токопроводящей жидкостью 3. Толщина эластичной оболочки 1 монотонно уменьшается в направлении к диску 2, вьшолненному прозрачным. В процессе фотографирования в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4 производят зажигание светящегося разряда с интенсивностью, обеспечивающей получение на фотоматериале равномерного почернения. Об интенсивности разрядов в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4, а также между оболочкой 1 и фотоматериалом 4 судят по току ФЭУ соответственно внутренних 12 и наружных 11 световодов. Изменением с помощью поршня 8 давления токопроводящей жидкости 3 добиваются минимального отношения этих токов ФЭУ в измерительном устройстве 10 и фотографируют поверхность объекта 5 на фотоматериал 4. 3 ил. 1 (Л 3 f7- со 1C Ni
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 С 03 В 41 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Г.
ЫЬ !i ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4000664/24-10 (22) 30.12.85 (46) 15.07.87.Бюл. Ф 26 (71) Институт прикладной физики AH БССР (72) Н.Е.Домород и В.В.Кожаринов (53) 772.9 (088,8) „ (56) Авторское свидетельство СССР В 900242, кл. G 03 В 41/00, 1981. Авторское .свидетельство СССР .Ф 158205, кл. С 03 В 41/00, 1963. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОГРАФИРОВАНИЯ В. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЯХ ВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ (57) Изобретение может быть использовано для неразрушающего контроля материалов и изделий и позволяет повысить качество злектроразрядных изображений. Устройство содержит источник 7 высокого напряжения и обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде эластичной диэлектрической.БК1 24 5 Ai оболочки 1, укрепленной на жестком диэлектрическом диске 2 и заполненной токопроводящей жидкостью 3. Толщина эластичной оболочки 1 монотонно уменьшается в направлении к диску 2, выполненному прозрачным, В процессе фотографирования в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4 про-. изводят зажигание светящегося разряда с интенсивностью, обеспечивающей получение на фотоматериале равномерного почернения. Об интенсивности разрядов в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4, а также между оболочкой 1 и фотоматериалом 4 судят по току ФЭУ соответственно внутренних 12 и наружных 11 световодов. Изменением с помощью поршня 8 давления токопроводящей жидкости 3 добиваются минимального отношения этих токов ФЭУ в измерительном устройстве 10 и фотографируют поверхность объекта 5 на фотоматериал 4. 3 ил. Изобретение относится к специальным методам фотографирования, в частности к устройствам для фотографирования в электромагнитных полях высокой напряженности. S Цель изобретения — повышение качества злектроразрядных изображений, На фиг.l схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 расчетная зависимость растяжения упругой оболочки от действия внутреннего избьггочного давления; на фиг.3 расчетная зависимость толщины оболочки от координаты на ее поверхности. Устройство содержит обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде диэлектрической эластичной оболочки 1 с монотонно изменяющейся толщиной. Оболочка 1 прикреплена тонким краем к жесткому прозрачному диэлектрическому дну в форме диска 2 и заполнена электропроводящей жидкостью 3. Обкладка разрядного конденсатора расположена на регистрирующем материале 4, размещенном с зазором на поверхности объекта 5, имеющего с обратной стороны электрод 6, соединенный с выходом источника 7 высокого напряжения, а электропроводящая жидкость 3 находится под давлением, соз30 даваемым поршнем 8, размещенным на штоке 9 и связанным с иэмерительнои системой 10, с которой через ФЭУ соединены наружные 11 и внутренние 12 световоды. Горловина оболочки 1 жест- 35 ко закреплена с помощью штока 9 на фиксированном расстоянии от диска 2. Шток 9 выполнен из проводящего материала и заземлен. Устройство работает следующим образом. В процессе фотографирования обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде диэлектрической эластичной оболочки 1 с монотонно изменяющейся толщиной, прикрепленную тонким краем к жесткому прозрачному диэлектрическому диску 2„ заполненную электропроводящей жидкостью 3 и снаб женную наружными 11 и внутренними l2 световодами и поршнем 8, размещают на регистрирующем материале 4, который расположен на поверхности объекта 5, с обратной стороны которого размещен электрод б, соединенный с -выходом источника 7 высокого напряже.ния; После подключения источника 7 высокого напряжения регулировкой его 1324005 2 выхода добиваются зажигания све-ящегося разряда в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4, Интенсивность свечения должна быть достаточной для образования на фотоматериале равномерного (в центральной части) почернения средней плотности для бездефектной полированной поверхности объекта 5. В процессе подбора режима работы устройства вместо регистрирующего материала 4, если он непрозрачен, лучше использовать такой же неэкспонированный проявленный, т,е. прозрачный; материал, а об интенсивности разряда в зазоре между материалом.4 и объектом 5 можно судить как визуально, так и по току ФЭУ внутренних световодов 12, так же как об интеенсивности разряда между оболочкой 1 и материалом 4 (т.е. по периферии жесткого диэлектрического диска 2) по току ФЭУ наружных световодов ll причем в этом случае интенсивности разрядов в центральной части диска 2 и по его периферии легко поддаются сравнению с помощью измерительной системы 10. Затем, меняя давление электропроводящей жидкости 3 с помощью поршня 8, добиваются минимального отношения токов ФЭУ от наружных Il и внутренних 12 световодов. При этом форма оболочки 1 изменяется и при приближении ее к форме Роговского ток ФЭУ наружных световодов ll убывает независимо от изменений приложенного напряжения. Полученное таким образом давление злектропроводящей жидкости 3 (т,е. положение поршня 8 на штоке 9) фиксируют и проводят фотографирование поверхности объекта 5 (и других плоских объектов) на регистрирующий матери4 Такое конструктивное решение позволяет наиболее эффективно устранять существенную неоднородность электрического поля на границе отображаемой области; эта неоднородность определяется, в основном, геометрией контактирующей поверхности эластичной оболочки 1, а также зависит от толщины и диэлектрической проницаемости регистрирующего материала 4 и объекта 5 контроля. Повышение однородности поля у краев достигается :тем, что при изменении давления электропроводящей жидкости 3 (в некотором интервале) диэлектрическая 1324005 мн. /2,6. (3) где k 1,2. Тогда k - 0,5 + 1 + Р/ ((О-1/ЪС ЬС = const. 1+Р/Y (6-1/Ьс 1 (7) А эластичная оболочка 1 приобретает приблизительно форму Роговского, т ° е. для любого давления в этом интервале можно найти такую величину зазора между эластичной оболочкой 1 и нижним электродом 6 (или проводящим объектом 5) с учетом проницаемости диэлектрика в зазоре, что форма оболочки 1 при этом давлении примерно соответствует форме Роговского для 10 такого зазора (как известно, форма электрода, обеспечивающего невозрастание налряженности поля к краям, т,е. форма Роговского, определяется величиной зазора и его диэлектричес- 15 кой проницаемостью). Для этого толщина оболочки должна уменьшаться при приближении к жесткому диэлектрическому диску 2, так как для формы Роговского характерно быстрое уменьше- 20 ние радиусов кривизны при приближении к дну. С помощью элементарного расчета можно приближенно найти, как именно должна изменяться толщина оболочки 1, чтобы при разных давлениях оболочка 1 принимала форму Роговского для разных величин зазора между оболочкой и плоскостью (объектом). d = С(1+ехр(2Ьх)) /ехр(Ъх), Нас интересует зависимость d от координаты вдоль оболочки. Легко найп ти связь координаты . (в нерастянутом состоянии) с (в растянутом): j1+Ð6/ Y — Р/YbC), (4) где Y — модуль 1Онга; коэффициент Пуассона; Ь =1с — 0,5, Z = ехр (bx),(5) Если при измнении b (т,е. зазора) Р будет изменяться так, что Рассматривая растяжение упругой оболочки под действием внутреннего избыточного давления P и считая деформации малыми (так что cIIpBBEдлив закон Гука), а напряжения одинаковыми по всей оболочке (что эквивалентно требованию минимума поверхностной 35 энергии деформации), легко найти, что при Р = const толщина d и кривизна поверхности k в данной точке (x у) связаны соотношением 1 /й 1с у / (1 + у ) ., (1) / где обозначает дифференцирование по х; у = у(х) задает установившуюся форму оболочки (для простоты рассматриваем сечение у(х) поверхности цилиндрической. формы с образующей по оси 0Z; фиг.2). Видно, что для кругового цилиндра а р л х + у = г, d = const как и должно быть. Чтобы оболочка в растянутом состоянии имела форму Роговского (фиг. 2) у = 1/Ь екр(Ьх) + Т /2Ь, (2) где Ь = Г/h; h/2 — зазор между оболочкой и, плоскостью, очевидно, должно быть то оболочка с заданной зависимостью d () ((3) — (6) ) принимает форму Роговского с новым Ь и преобразованным масштабом. Из (7) легко найти А Р= — — — — -> (8) 0 5с t где t = 1/ЬС (9-1 Н/мм,6= 0,5). Очевидно, величина А определяет связь деформации оболочки с величиной зазора и минимальной толщиной. Действительно, 1-(P/Y) (1/ЬС вЂ” 0 5) ЬС Г- / (-1 ЬС Например, если при 300Х-ном растяжении (/ = 0,25) Р = 0,15 Н/мм или примерно 1„5 атм, то 1/ЬС 5,5 и А 1,38; P = 0 при 1/ЬС = А и 1,38, 8 0,73 / С 4 10 мм при С м 2 х х 10 мм. Для нас вполне достаточно взять А 3 и 8 „ 9,4-10 мм (при С 0,02 мм, и,„„ 0,05 мм). Тогда, например, для 8 0,1 мм оказывается Р, 2,3 ° 10 Н/мм (0,23 атм) и 1324005 (фиг.3), то с1 =DÁ/À, (10) й, СЭЬ„ 0,02 3,08 5,63 з0,963 з1,03Я0,938 СПЬ К= 0,02 3,08 9 09 — - 0 560 — 1 03+ (Б/ ), 0,938, а для Юр ж 0,19 мм Р 909 10 Н/мм (" 09 атм) и (/ ) м 0,545. При этом, если в г Ъ некотором диалазоне Ь d/Ñ Ь(Ь Я), D = const, (9) В рассмотренном примере толщина d уменьшается от 0,5 мм до 0,05 мм йа расстоянии 0,5 мм. При А = IO такое же уменьшение толщины происходит на длине - 1,6 мм при следующем соответствии зазоров и давлений: 0,35 ммь Р, ж 8в66 10" Н/мм 8 0,63 мм, Р 2,56 10 Н/мм и т.д. При увеличении минимальной толщины оболочки д(т.е. увеличения С) зазор 8 увеличивается во столько же раз при прежнем давлении. 25 Предлагаемое конструктивное решение позволяет свести до минимума фоновую подсветку, вызванную неоднородностью поля на краях разрядного объема. Необходимо отметить, что аналитический расчет формы электрода Роговского при наличии в зазоре диэлектрика невозможен, а численный — достаточно сложен. Изготовление металлического электрода такой формы для малых зазоров представляет большие тех- 35 нические трудности из-за быстрого изи так как в /ЬБ= А(ЬС), где D а3,08; D/A =1,027, Например, при 3 „"-0,1 мм менения радиусов скругления и их малости. Формула изобретения Устройство для фотографирования в электромагнитных полях высокой напряженности, содержащее источник высокого напряжения, обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде эластичной диэлектрической оболочки, укрепленной на жестком дизлектричес" ком диске и заполненной токопроводящей жидкостью, о т л и ч а ю щ е ес я . тем, что, с целью повышения качества изображения, оно содержит насос, наружный и внутренний световоды, на выходах которых установлены фотоэлектронные умножители, соединенные с устройством измерения сигналов .с фотоумножителей, а эластичная оболочка имеет толщину, монотонно уменьшаюI щуюся в направлении диска, который выполнен из прозрачного материала, ! 324005 Составитель Ю,Иванов Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска Редактор A Orap Тираж 420 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Заказ 2964/51 Йроизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4
