Устройство для контроля диэлектрических изделий

 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля с помощью сверхвысоких частот и предназначено для контроля изделий из диэлектриков. Цель изобретения - повышение надежности, чувствительности и производительности контроля . Устройство содержит два многоканальных приемоизлучающих блока с близко расположенными друг от друга каналами, размещаемых симметрично с двух сторон контролируемого объекта и содержащих в каждом канале электрически управляемые переключатели и излучатели, направленные в сторону контролируемого объекта. Переключатели соединены с управляемым процессором многоканальным коммутатором, что обеспечивает за один цикл переключений получение информации по всей ширине контролируемого объекта. Кроме того, устройство содержит узлы, позволяющие одновременно получать и обрабатывать информацию о сигналах, прошедших участок контроля, отраженных от двух сторон контролируемого материала, поступающую последовательно от каждого из каналов приемоизлучающих узлов. 3 ил. сл с

1737326 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 22/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775814/09 (22) 29.12.89 (46) 30.05,92. Бюл. ¹ 20 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) В.B.Áopîâèêîâ, В.П.Козлов, В,А.Приходько и И.А.Вайнберг (53) 621.317.39(088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР № 1322992, кл. 6 01 N 22/02, 07,1987.

Патент США N 4514680, кл. 324-58.5А (G 01 R 27/04), 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1000866, кл. G 01 N 22/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля с помощью сверхвысоких частот и предназначено для контроля изделий из диэлектриков. Цель изобретения — повышение надежности, чувИзобретение относится к технике неразрушающего контроля с помощью сверхвысоких частот и может быть использовано для контроля дефектов s слоистых иэделиях из естественных и искусственных диэлектриков.

Целью изобретения является повышение чувствительности, разрешающей способности и производительности контроля.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля диэлектрических материалов и изделий содержит генератор 1 сверхвысоких частот, выход коствительности и производительности контроля. Устройство содержит два многока-. нальных приемоизлучающих блока с близко расположенными друг от друга каналами, размещаемых симметрично с двух сторон контролируемого объекта и содержащих в каждом канале электрически управляемые переключатели и излучатели, направленные в сторону контролируемого объекта. Переключатели соединены с управляемым процессором многоканальным коммутатором, что обеспечивает за один цикл переключений получение информации по всей ширине контролируемого объекта. Кроме того, устройство содержит узлы, позволяющие одновременно получать и обрабатывать информацию о сигналах, прошедших участок контроля, отраженных от двух сторон контролируемого материала, поступающую последовательно от каждого из каналов приемоизлучающих узлов. 3 ил. торого подключен ко входу тройника 2, два других плеча которого через развязывающие вентили 3 и 4 подключены к амплитудным модуляторам 5,6, питаемым соответственно генератором 7 переменного тока с частотой

F> и генератором 8 с частотой Fz. Выходы модуляторов 5 и 6 подсоединены к входным плечам тройников 9 и 10 соответственно, первое выходное-плечо тройника 9 через регулируемый аттенюатор 11, регулируемый фаэовращатель t2 и вентиль 13 соединено с одним из входных плеч тройника 14.

Первое выходное плечо тройника 10 через регулируемый аттенюатор 15, регулируемый фазовращатель 16 и вентиль 17 соединено с одним из входных плеч тройника 18.

1737326

30

Второе выходное плечо тройника 9 соединено со входом циркулятора 19, один из выходов которого подключен к входу первого многоканального приемоизлучающего блока 20, в каждый из каналов которого включены последовательно соединенные электрически управляемый переключатель

21 и излучатель 22. На выход блока 20 подключены электрически управляемый переключатель 23 и короткозамыкающий поршень 24. Второй выход циркулятора 19. через вентиль 25, электрически управляемый фазовый переключатель 26 соединен со вторым входом тройника 18, в выходное плечо которого включен детектор 27. Второе выходное плечо тройника 10 подключено к входному плечу циркулятора 28, первое выходное плечо которого соединено со входом второго многоканального приемоизлучающего блока 29, идентичного первому блоку 20, в каждый иэ каналов которого включен электрически управляемый переключатель 21 и излучатель 22. Выход второ го приемоизлучающего многоканального блока 29 подключен к электрически управляемому переключателю 30 и короткозамыкающему поршню 31. Второй выход циркулятооа 28 через вентиль 32, электрически управляемый фазовый переключатель

33 подключен ко второму входу тройника

14, в выходное плечо которого включен детектор 34. Выход детектора 27 соединен с входом резонансного усилителя 35, настроенного на частоту F>, и с входом резонансного усилителя 36, настроенного на частоту Fz, Выход детектора 34 подключен к . входу резонансного усилителя 37, настроенного на частоту F1, и к входу резонансного усилителя 38, настроенного на частоту Fg, Выходы резонансных усилителей 35 и 38 подключены соответственно к двум входам индикатора39. Выходы резонансных усилителей 36 и 37 соединены с двумя входами сумматора 40, выход которого соединен с третьим входом индикатора 39. Выход процессора 41 соединен со входом многоканального коммутатора 42, выходы которого соединены с электрически управляемыми переключателями 21, 23, 30 и с электрически управляемыми фазовыми переключателями 26, 33.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ-энергия от генератора 1 через выходные плечи тройника 2 и развязывающие вентили 3 и 4 поступает на входы модуляторов 5 и 6, управляемых низкочастотными генераторами 7, 8 переменного тока с частотой F1 и с частотой F2 соответственно.

Промодулированная частотой Fi СВЧ энергия с выхода модулятора 5 поступает во входное плечо тройника 9, где делится на две части. а СВЧ энергия, промодулированная частотой Fz, с выхода модулятора 6 поступает во входное плечо тройника 10, где также делится на две части, Часть энергии из выходного плеча тройника 9 поступает нэ вход циркулятора 10, а другая часть из второго выходного плеча тройника 9 через регулируемый аттенюатор 11, регулируемый фазовращатель 12 и вентиль 13 поступает на вход тройника 14, Аналогично часть СВЧ-энергии, промодулированная частотой Fz, из выходного плеча тройника 10 поступает на вход циркулятора 28. а другая часть из второго выходного плеча тройника 10 через регулируемый аттенюатор 15, регулируемый фазовращатель 16 и вентиль 17 поступает на входное плечо тройника 18.

С выходного плеча циркулятора 19 СВЧэнергия, промодулированнэя частотой F>, поступает нэ вход многоканального приемоизлучэющего узлэ 20, с выходного плеча циркулятора 28 СВЧ-энергия, промодулированная частотой Fz, поступает на вход идентичного многоканального блока 29. Первый и второй многоканальные блоки 20 и 29 расположены с двух сторон контролируемого изделия 43 симметрично относительно изделия и друг друга так, что противоположные излучатели 22 находятся на одной оси один относительно другого и направлены по нормали к поверхности контролируемого изделия, В начале контроля от процессора 41 на многоканальный коммутатор 42 поступают управляющие сигналы, по которым он подает положительные напряжения одновременно на все электрические управляемые переключатели 21, кроме двух крайних противоположных, ближайших к входу приемоизлучающих многоканальных блоков 20 и

29. Переключатели 21 выполнены нэ базе

P-1-М-диодов и под действием поданного положительного напряжения закорачивают прямоугольные щели, не давая излучаться

СВЧ-энергии из этих каналов. СВЧ-энергия, поступающая из циркуляторов 19 и 28, отражается от короткозамыкающих поршней 24 и 31, и таким образом, в прямоугольных волноводах приемоизлучающих узлов 20 и

29 образуется режим стоячей волны. Так как расстояния между центрами прямоугольных щелей равны четверти длины волны в тракте, а.расстояния между пучностями и узлами стоячей волны — половине длины волны в тракте, то расстояния от короткозамыкающих поршней 24 и 31 до центров ближайших прямоугольных щелей выбирают

1737326

10

25

35

50

55 равнь"ми(И+1)ЯВ/2, где N=0,1,2,3...;i4 — длина волны в тракте. В этом случае если число прямоугольных щелей в многоканальных приемоизлучающих блоках 20 и 29 нечетное, то первая от входа и далее нечетные щели будут находиться в пучностях стоячей волны, а вторая и далее все четные — в ее узлах, Если число излучателей (щелей) четное, то блок управления 41 подает управляющий сигнал на коммутатор 42, который подает положительное напряжение на электрически управляемые переключатели 23, 30, которые вследствие этого закорачивают поперечное сечение прямоугольных волноводов на расстоянии, равном (2M+1) i4/4 от центров ближайших щелей, тем самым смещая картину стоячей волны на расстояние

4,/4 вдоль волновода. Таким образом, первые от входа открытые противоположные каналы многоканальных блоков 20 и 29 опять будут находиться в пучностях поля, тем самым обеспечивая максимум излучаемой энергии в сторону контролируемого изделия 43. СВЧ-энергия, промодулированная частотой F>, излучается первым излучателем 22 приемоизлучающего многоканального блока 20, проходит через участок контролируемого изделия 43 и через .открытый первый излучатель 22 приемоизлучающего многоканального блока 29, циркулятор 28, вентиль 32 и электрически управляемый фазовращатель 33, поступает на второй вход тройника 14, на первый вход которого подается СВЧ-энергия, промодулированная той же частотой F<, поступающая через регулируемый фазовращатель 12 из тройника 9, сравнивается по амплитуде и фазе и преобразуется детектором 34, включенным в третье плечо тройника. Отраженная от изделия 43 промодулированная частотой F< СВЧ-энергия вновь поступает через излучатель 22 и открытый переключатель 21 на вход многоканального приемоизлучающего блока 20 и далее через циркулятор 19, вентиль 25 и электрически управляемый фазовый переключатель 26 на второе плечо тройника 18, где преобразуется детектором 27.

СВЧ-энергия с частотой модуляции F2, излучаемая излучателем 22 многоканального приемоизлучающего блока 29, проходит тот же участок изделия 43, но с противоположной стороны, и через излучатель 22 многоканального приемоизлучающего блока

20, циркулятор 19, вентиль 25, электрически управляемый фазовый переключатель 26 поступает на второй вход тройника 18, на первый вход которого подается СВЧ-энергия, промодулированная той же частотой Fz из выходного плеча тройника 10 через регулируемый аттенюатор 15 и регулируемый фазовращатель 16, сравнивается по амплитуде и фазе и преобразуется детектором 27., включенным в третье плечо тройника 18.

Таким образом, на детекторе 27 одновременно выделяются два сигнала: один — отраженный от изделия с частотой F>, а другой прошедший изделие с частотой Fz. Аналогично отраженная от изделия 43 СВЧ-энергия с частотой Fz вновь поступает через излучатель 22 на вход многоканального приемоизлучающего блока 29 и далее через циркулятор 28, вентиль 32 и электрически управляемый переключатель 33 на тройник

14, где преобразуется детектором 34. Таким образом, на детекторе 34 одновременно также выделяются два сигнала: один — отраженный от контролируемого изделия 43 с частотой Fz, а другой — прошедший через него с частотой F>. Сигналы с детектора 27 поступают на резонансный усилитель 35 с частотой F> и на усилитель 36 с частотой

Fz. Сигналы с детектора 34 поступают на резонансный усилитель 37 с частотой F> и усилитель 38 с частотой Fz. С выходов резонансных усилителей 35 и.38 преобразованные сигналы поступают на два раздельных входа индикатора 39. Преобразованные сигналы с выходов усилителей 36 и 37 поступают на два раздельных входа сумматора 40, где суммируются, и с выхода сумматора поступают на третий вход индикатора 39.

Контролируемое изделие 43 размещается симметрично между многоканальными блоками 20 и 29 и в процессе контроля перемещается перпендикулярно направлению расположения каналов.

В начале контроля между многоканальными приемоизлучающими блоками 20 и 29 помещают либо эталонный образец, либо бездефектный участок контролируемого изделия 43. С помощью регулируемых аттен юато ров 11, 15 и регулируемых фазовращателей 12 и 16 производят компенсацию (по нулевому сигналу детекторов 34 и 27 на выходе усилителей 37 и 38) сигналов частотой F> и Fz, прошедших бездефектный (эталонный) участок и поступивших из тройников 9 и 10, и одновременно выравнивание амплитуд сигналов с частотами Fz и F1, отраженных от бездефектного (эталонного) участка, так что на выходе сумматора при полкой компенсации будет О, а на выходе усилителей 35 и 38 амплитуды будут равны.

Далее процессор 41 посылает управляющие сигналы на многоканальный коммутатор 42, который подает положительное напряжение на первые два противоположных электрически управляемых переключателя 21 и

1737326

10

25

35

40 одновременно снимает напряжение с двух следующих противоположных переключателей 21, подает (или снимает) напряжение на переключатели 23 и 30, смещая стоячую волну наЯе/4, и подает напряжение на электрически управляемые фазовые переключатели 26,33, изменяющие фазы прошедших иэделие и отраженных от изделия волн на

180О, компенсируя тем самым дополнитель-, ный фазовый набег в фидерных трактах, вызванный изменением их электрической длины на 4/2. Далее под действием управляющих сигналов процессора 41 коммутатор 42 подает положительное напряжение на вторую противоположную пару переключателей 21, снимает (или подает) напряжение с переключателей 33, 30 и снимает напряжение с фазовых переключателей 26.

33 и т.д. до последней пары.

При прохождении дефекта между какой-нибудь открытой парой каналов многоканальных приемоизлучающих блоков 20,29 происходит изменение амплитудно-фазовых характеристик прошедшего и отраженного от контррлируемого иэделия 43

СВЧ-излучения, что приводит к нарушению компенсации, и на выходе детекторов 27 и

34 появляются сигналы частот F< и Fz, которые усиливаются и преобразуются резонансными усилителями и подаются на раздельные входы индикатора 39, причем сигналы от прошедших сквозь изделие излучений с выходов усилителей 36 и 37 предварительно суммируются сумматором 40.

Формула изобретения.

Устройство для контроля диэлектрических изделий, содержащее генератор сверхвысоких частот, два СВЧ-модулятора, четыре резонансных усилителя, два детектора, выходы каждого из которых соединены с входами сумматора соответственно через первый и второй резонансные усилители, а через третий и четвертый резонансные усилители с первым и вторым входами индикатора, при этом выход сумматора соединен с третьим входом индикатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и сокращения времени контроля. в него введены четыре тройника, два фазовращателя, два аттенюатора, два электрически управляемых фвэовращателя, два циркулятора, два многоканальных приемоизлучающих блока, направленных друг навстречу другу, расположенных с двух сторон контролируемого изделия симметрично относительно изделия и друг друга и содержащих в каждом канале электрически управляемые переключатели и излучатели, направленные в сторону контролируемого изделия, многоканальный коммутатор, блок управления, при этом входы первого и второго тройников соединены раздельно с выходами модуляторов, первые выходы первого и второго тройников через аттенюаторы и фазовращатели

Соединены раздельно с первыми входами третьего и четвертого тройников, вторые выходы первого и второго тройников соединены раздельно с входами первого и второго циркуляторов, первые выходы циркуляторов соединены раздельно с входами многоканальных блоков, вторые входы циркуляторов через электрически управляемые фазовые переключатели соединены раздельно со вторыми. входами третьего и четвертого тройников, выходы которых соединены раздельно с первым и вторым детекторами, выход процессора соединен с входом многоканального коммутатора, вы- . ходы которого соединены. раздельно с электрически управляемыми переключателями первого и второго многоканальных приемоизлучающих блоков и электрически управляемыми фазовыми переключателями.

1737326

Составитель И.Вайнберг

Редактор Т.Орловская Техред M,Ìoðãeí Tàë Корректор M.Mýêñèìèøèíåö

Заказ 1886 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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