Способ контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемостью и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технике измерений. Целью изобретения является повьпяение чувствительности и точности контроля. Сущность изобретения заключается в формировании двух электромагнитных волн круговой поляризации , одна из которых является измерительной , а другая - опорной. Выделяют из опорной из прошедшей через контролируемый ма териал измерительной электромагнитной волн с частотой FO взаимно ортогонально поляризованные составляющие и суммируют их. По отношению экстремальных значений выходного сигнала на частоте FO судят о величине анизотропии .материала. Для достижения цели в устройство введены делитель 3 электромагнитной волны на две ортогонально поляризованные составляющие , два преобразователя 4 и 5 линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации, сумматор 6 g двух ортогонально поляризованных составляющих , выполненный в виде поляризованной решетки, блок I1 выборки и деления, экстрематор 12 и АЦП 13. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 22/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4227555/24-09 (22) 13.04.87 (46) 30,09.88. Бюл. 11 36 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72) С.А.Тиханович и В.А.Конев (53) 621.317.39(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 293218, кл, 0 01 N 27/26, 1971.

Авторское свидетельство СССР

В 1255904, кл. 0 01 N 22/00, 1984. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ АНИЗОТРОПИИ МАТЕРИАЛОВ С МАЛОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИ1фЕМОСТЬ0) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике измерений. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности контроля. Сущность изобретения заключается в формировании двух электромагнитньгх волн круговой поляриэа.SU,» 1427262 А1 ции, одна из которых является измерительной, а другая — опорной. Выделяют из опорной из прошедшей через контролируемый материал измерительHA)t электромагнитной волн с частотой

Fo взаимно ортогонально поляризованные составляющие и суммируют их, По отношению экстремальных значений вьг ходного сигнала на частоте F судят о величине анизотропии .материала, Для достижения цели в устройство введены делитель 3 электромагнитной волны на две ортогонально поляризованные составляющие, два преобразователя 4 и 5 линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации, сумматор 6 двух ортогонально поляризованных составляющих, выполненный в виде поляризованной решетки, блок 1) выборки и С деления, экстрематор 12 и АЦП 13, 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

142 7262

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для бесконтактного неразрушающего контроля материалов с близким к единице значением относительной диэлектрической проницаемости, Цель и зо брет ения — повышение чувствительности и точности контроля.

На чертеже приведена электричес- 10 кая функциональная схема устройства для контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемостью, Устройство для контроля анизотро- 15

j пии материалов с малой диэлектрической проницаемостью содержит СВЧ-генератор 1, первый вращатель 2 плоскости поляризации, делитель 3 электромагнитной волны на две ортогональ- 20 но поляризованные составляющие, первый и второй преобразователи 4 и 5 линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации, сумматор б двух ортогонально поляризованных составля- 25 ющих, выполненный в виде поляризационной решетки, второй вращатель 7 плоскости поляризации, анализатор 8, СВЧдетектор 9, усилитель 10 блок 11 выборки и деления, экстрематор 12, 30 аналого-цифровой преобразователь 13, датчик 14 угла поворота, блок 15 обработки и контролируемый материал 16, Устройство работает следующим образом. 35

СВЧ-колебания, генерируемые СВЧгенератором 1, через первый вращатель

2 плоскости поляризации поступают в делитель 3 СВЧ-волны на две ортогонально поляризованные составляющие ° 40

С помощью вращателя 2 плоскости поляризации устанавливают плоскость по ляризации электромагнитной волны под углом 45 к направлению проволочек о поляриз ационной проволочной решетки делителя 3, С помощью делителя 3 разделяют линейно поляризованную электромагнитную волну на две ортогонально поляризованные составляющие, которые поступают соответственно на первый 4 и второй 5 преобразователи линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации. Одну иэ нихпропускают через контролируемый материал, а другую используют в качестве опорной. С помощью сумматора 6 с частотой F, выделяют из каждой из них линейно поляризованные составляющие, ортогональные друг к другу, и суммируют их в одном канале. Полученную на выходе сумматора 6 волну эллиптической поляризации анализируют путем вращения эллипса ее поляризации с частотой 1g))1, с помощью второго вращателя 7 плоскости поляриз ации и преобразователя 8 волны в линейно поляризованную в анализаторе, После детектирования с помощью СВЧ-детектора

9 сигнал усиливается усилителем 10 и поступает на вход блока 11 выборки и деления, с помощью которого вычисляют отношение минимального значения иаэс

1-1ммн

К зи Г,— г — коэффициенты эллиптичности суммарной электромагнитной волны для случаев, когда анализируемая составляющая СВЧволны измерительного канала параллельна первой и второй главным осям анизотропии; где Кзм Кзи сигнала к максимальному, определяя значение коэффициента эллиптичности в данный момент времени, поскольку анализатор 8 поляризации при вращении эллипса вращателем 7 при минимальном сигнале выделяет малую ось эллипса, а при максимальном — большую. Коэф. фициент эллиптичности с помощью аналого-цифрового преобразователя 13 преобразуются в цифровой код и поступает на блок 15 обработки.

Путем вращения с частотой F,ïîляризационной решетки сумматора 6 из электр омаг нитной волны элли пт иче ской поляриз ации, прошедшей через контролируемый материал, выделяют линейно поляризованные составляющие, амплитуда и фаза которых зависят от ориентации оси анизотропии контролируемого материала и плоскости поляризации выделяемой составляющей СВЧ волны, а также степени анизотропии материала. Экстремальные значения коэффициента эллиптичности суммарной СВЧволны, полученной путем смешивания составляющих измерительного и опорного каналов, определяемые с помощью блока 15 обработки, характеризуют степень анизотропии контролируемо ro материала, которая определяется соотношением

1427262 экстремальные значения выходного сигнала; главные значения диэлектрической проницаемос5 ти; длина вол ны; толщина материала.

П saic М.iu

45 м(кс

tg (-(мин

ВНИИПИ Заказ 4847/40 Тираж 847 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула из обретения 10

1. Способ контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемо стью, основанный на облучении контролируемого материала измери- 15 тельной электромагнитной волной круговой поляриз ации, вр ащении пло скости поляризации электромагнитной волны с частотой fo, преобразовании ее в линейно поляризованную волну и изме- 20 рении отношения экстремальных значений выходного низкочастотного сигнала на частоте I,((f() по которым судят о величине анизотропии, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, формируют линейно поляризованную электромагнитную волну, разделяют ее на две электромагнитные волны с ортогональными составляющими, 30 каждую из которых преобразуют в электромагнитную волну круговой поляризации, одна из которых является измерительной, а другая — опорной, выдеJIHMT из Опорной и прошедшей через 35 контролируемый материал измерительной электромагнитной волн с частотой F взаимно ортогонально поляризованные составляющие и суммируют их, вращение плоскости поляризации с частотой 40

f6 осуществляют у суммарной электромагнитной волны, а о степени анизотропии диэлектрической проницаемости судят по величине где (ЗМИ„,амин — экстремьные значе- 50 ния выходного сигнала на частоте Fî, — длина волны; б — толщина контролируемого материала;

Е, и 1 — главные значения диэлектрической проницаемости.

2. Устройство для контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемостью, содержащее последовательно соединенные СВЧ-генератор и первый вращатель плоскости поляризации, последовательно соединенные второй вращатель плоскости поляризации, анализатор, СВЧ-детектор и усилитель, связанный с первым входом блока обработки, датчик угла поворота, блок обработки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, дополнительно введены последовательно соединенные делитель электромагнитной волны на две ортогонально поляризованные составляющие, вход которого соединен с выходом первого вращателя плоскости поляризации, первый преобразователь линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации и сумматор, выход которого соединен с вторым вращателем плоскости поляризации, второй преобразователь линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации; вход которого соединен с вторым выходом делителя электромагнитной волны на две ортогонально поляризованные составляющие, а выход — с вторым входом сумматора, последовательно соединенные блок выборки и деления, вход которого соединен с выходом усилителя, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с вторым входом блока обработки, экстрематор, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход — с вторым входом блока выборки и деления, причем сумматор выполнен в виде поляризационной решетки, установленной на механизме вращения, который связан с датчиком угла поворота, а контролируемый материал помещен между первым преобразователем линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации и сумматором.