Способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля диэлектрических материалов и изделий и может быть использовано для решения широкого класса задач дефектоскопии в самых различных областях народного хозяйства. Целью изобретения является повышение чувствительности. Исследуемый образец подвергают воздействию электромагнитного излучения и создают в нем одновременно импульсное электрическое поле с напряженностью, превышающей порог ионизации воздуха в микрообъемах. Регистрируют параметры импульсного сигнала (при варьировании частоты) и параметры модулированного электромагнитного сигнала, определяют размеры дефекта по результатам совместных измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51 ) 5 G 01 N 27/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4312960/31-25 (22) 05.10.87 (46) 15.03 ° 90. Бюл. ¹ 10 (71) Центральное конструкторское бюро с опытным производством

АН БССР (72) В.В.Кожаринов и А.Н.Швайко (53) 620.192(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1003005, кл. G 03 G 17/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1396120, кл. G 03 G 17/00, 1986. (54) СПОСОБ ДЕФЕКТОМЕТРИИ ПЛОСКИХ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к методам неразрушающего контроля диэлектрических материалов и изделий и

Изобретение относится к методам неразрушаюц!его контроля материалов и изделий путем исследования характеристик газового разряда в электрическом поле высокой напряженности и может быть использовано для решения широкого класса задач дефектоскопии в различных областях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

На фиг.1 и 2 — приведена блок-схе- ма устройства, реализующего способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов; на фиг.2 — кривая зависимости характерного размера полости дефекта от времени затухания газового разряда в ней, 2 может быть использовано для решения .широкого класса задач дефектоскопии в самых различных областях народного хозяйства. Целью изобретения является повышение чувствительности. Исследуемый образец подвергают воздействию электромагнитного излучения и создают в нем одновременно импульсное-электрическое поле с напряженностью, превьш1ающей порог иониэации воздуха в микрообъемах. Регистрируют параметры импульсного сигнала (при варьировании частоты) и параметры модулированного электромагнитного сигнала, определяют размеры дефекта

;по результатам совместных измерений.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ реализуется в следующей последовательности.

На исследуемый образец с двух сторон устанавливаются электроды, подсоединенные к импульсному источнику высокого напряжения, т.е. помещают исследуемый материал в электрическом поле. Амплитуда напряжения устанавливается такой, чтобы рабочая точка по напряженности находилась ! в области сильных полей (поле высокой напряженности), вызывающих ионизационный эффект в пространстве локальных неоднородностей, Один электрод нмеет меньшую площадь, чем другой и выполнен с профилированной поверхностью, что позволяет сформиро1550407 вйть однородное электрическое поле в зоне исследования.

С одной стороны исследуемый плоский диэлектрический образец облучают эяектромагнитным излучением и регистрируют параметры сигнала, прошедшего через образец. Электрическое пФле возбуждают импульсным сигналом.

П1 омодулированный сигнал, прошедший 10 через образец, сравнивают с импульсн м сигналом возбуждения электрического поля и по результатам совместн х измерений определяют параметры дефекта. Частоту следования импульсов 15 и меняют от нижнего до верхнего з>качений, которые связаны с исследуе1 м ы размером дефекта, 1

На фиг.2 приведена зависимость времени затухания газового разряда (ф) характерного размера дефекта (d), т е. протяженной координаты объема д< фекта; = f(d) . При частоте электрического поля F, превышающей значе1 25 ние - - для конкретного,цефекта, н,наблюдается эффект устойчивого снижения проводимости. Однако при

F c. - -=- -, возникает параметрическая

С.

3Р модуляция, которая является информативным признаком дефекта, Информацйя о дефекте выделяется в результате сравнения двух частотных сигналов.

Устройство содержит генератор 1 энектромагиитных волн, излучатель

2, электроды 3 и 4, расположенные на поверхности исследуемого диэлектрического материала, приемник 5 и 40 детектор 6 электромагнитного излучения, частотный детектор 7, источник

8 высокого импульсного напряжения, регистратор 9 и блок 10 перестройки частоты. 45

Между электродами 3 и 4, соединенными с источником 9 высокого импульсного напряжения,.помещается исследуемый диэлектрический материал с дефектом. Излучатель 2, подключенный к генератору 1, и приемник 5 расположен!ы на одном уровне с одним из электродов 3 малого размера, выполненным профилированным с формой электрода

Роговского у противоположных его

55 сторон. Частота следования импульсов высокого напряжения задается блоком

1О перестройки частоты, первым выходом соединенным с входом источника

8 высокого импульсного напряжения.

Выход детектора 6 электромагнитного излучения соединен с измерительным входом частотного детектора 7, на опорный вход которого подается сигнал с второго выхода блока 10 перестройки частоты. Входы регистратора

9 соединены с выходом частотного детектора 7 и третьим выходом блока

10 перестройки частоты.

Устройство работает следующим образом.

Плоский диэлектрический материал помещают между электродами 3 и 4 с излучателем 2 и приемником 5 электромагнитного излучения. Частота генерации электромагнитного излучения выбирается таким образом, чтобы длина волны в материале не превышала удвоенной его толщины. Последнее условие следует из условий распространения электромагнитного излучения в волноводе, заполненном диэлектриком. При

Ъ отсутствии дефекта в объеме диэлектрического материала на выходе детектора электромагнитного излучения

6 устанавливается постоянный уровень сигнала. Этот сигнал с выхода детектора 6 электромагнитного излучения поступает на измерительный вход частотного детектора 7, на опорный вход которого поступает переменный опорный сигнал с второго выхода блока 10 перестройки. частоты, Частота опорного сигйала равна частоте перестройки выходного напряжения на выходе источника 8 высокого импульсного напряжения. На выходе частотного детектора 7 сигнал в этом случае отсутствует, так как информационный сигнал постоянен.

Режим работы устройства при нали-. чии дефекта. С выхода источника высокого импульсного напряжения на электроды 3 и 4 подается последовательность импульсов, амплитуда которых такова, что напряженность электрического поля в газовой полости де— фекта превышает пробойное значение.

Частота повторения импульсов задается блоком 10 перестройки частоты, В дефекте в виде замкнутой полости газ локализуется и проводимость его резко возрастает. Если время повторения импульсов высокого напряжения меньше, чем время рекомбинации заряженных частиц внутри полости дефекта и на его стенках (время затуха5 15 ния газового разряда), то в диэлектрическом материале постоянно существует область высокой проводимости. В противном случае область высокой проводимости {на дефекФе) возникает в соответствии с частотой повторения импульсов высокого напряжения.

Область высокой проводимости вы-. зывает дополнительные потери электромагнитной энергии, следовательно, изменяется уровень сигнала электромагнитного излучения, принимаемого приемником 5. В первом случае (область высокой проводимости постоянно существует) на выходе детектора 6 уровень сигнала изменяется (по сравнению с бездефектной областью), но остается постоянным и сигнал на выходе частного детектора 7 по-прежнему отсутствует, во-втором — периодическое появление области высокой проводимости вызывает периодическое изменение уровня сигнала электромагнитного излучения на приемнике 5.

Таким образом, на выходе детектора 6 электромагнитного излучения попоявляется амплитудно-модулированный сигнал с частотой, равной частоте следования ионизирующих полость дефекта импульсов высокого напряжения. В этом случае на выход частотного детектора подаются переменные сигналы одинаковой частоты и на его выходе появляется сигнал максимальной амплитуды. Этот сигнал поступает на первый вход регистратора 9 и разрешает запись значения частоты повторения импульсов высокого напряжения, поступающей на второй вход регистра50407 о тора 9 с третьего выхода блока 10 перестройки частоты.

При наличии нескольких дефектов

5 различных размеров, формируя пачки . импульсов высокого напряжения с различной частотой повторения (уменьшая частоту), можно проводить селекцию дефектов по размерам с привлечением предварительно полученной тарировочной кривой зависимости между размерами дефекта и временем (частотой) затухания газового разряда (фиг.2).

Формулаизобретения

1.Способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов, заключающийся в том, что исследуемый материал помещают в электрическое поле, с однои стороны плоский образец облучают электромагнитным излучением.и регистрируют параметры сигнала, прошедшего через образец, о т л и ч а ю—

25 шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, электрическое поле возбуждают импульсным сигналом, изменяют частоту следования импульсов от нижнего до верхнего значения, измеряют параметры импульсного сигнала и промодулированного сигнала электромагнитного излучения, прошедшего через образец, и определяют размеры дефекта по результатам совместных

35 измерений.

2.Способ по п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что формируют однородное электрическое поле в исследуеМо» материале с помощью профилирован4О ного электрода, имеющего меньшую пло--. щадь, чем второй электрод. l550407

Составитель 10,Коршунов

Техред М.Дидык Корректор Л.Бескид

Редактор И.Касарда

Заказ 268 Тираж 507 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101