Способ контроля состояния материалов

Авторы патента:

G01N22 - Исследование или анализ материалов с использованием сверхвысоких частот (G01N 3/00- G01N 17/00,G01N 24/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2488809:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ковровская государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярева" (RU)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и диагностики материалов и может быть использовано в тех областях науки и техники, где необходимо отслеживать состояние материалов без оказания тестового воздействия на них. Технический результат - обеспечение возможности контролировать внутреннее состояние материала, находящегося вне зоны электромагнитной волны, создаваемой излучающей антенной. Принимают первой антенной электромагнитное поле вблизи контролируемого объекта, дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от контролируемого объекта, проводят спектральный анализ принимаемого электромагнитного поля вблизи контролируемого объекта и фонового электромагнитного поля вдали от него, сравнивают полученные спектральные характеристики и по их отличию судят о внутреннем состоянии материала контролируемого объекта. 1 табл., 1 ил.

Известен способ неразрушающего контроля качества объекта (см. Патент №2171469 C1, G01N 29/00, G01N 25/12 опубликовано 2001 г.), заключающийся в сканировании поверхности контролируемого объекта, измерении величин сигналов излучения физического поля с каждой точки поверхности контролируемого объекта, выборе порогового значения величины сигнала излучения и обнаружение дефектов путем сравнения значений величины измеренного сигнала излучения каждой точки поверхности контролируемого объекта с пороговым значением величины сигнала излучения. Разбивают весь диапазон величин сигналов излучения по их значениям на К интервалов, регистрируют измеренные сигналы по принадлежности к соответствующим интервалам, определяют количество измеренных сигналов в каждом интервале, рассчитывают разность количества измеренных сигналов между последующим и предыдущим интервалами по всему диапазону значений величин сигналов. В качестве порогового значения величины сигнала излучения физического поля выбирают значение из интервала, для которого разность количества измеренных сигналов в данном и предыдущем интервалах меньше нуля, а разность количества измеренных сигналов в данном и последующем интервалах больше нуля.

Недостатком данного способа является невозможность контролировать состояние материала внутри объекта контроля.

Известен также способ контроля внутреннего состояния объекта контроля (см. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; под. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1995. - С.319-320.), заключающийся в том, что формируют радиоволну диапазона СВЧ, которую с помощью излучающей антенны пропускают через объект контроля и после прохождения и приема принимающей антенной сравнивают по амплитуде и фазе с опорным сигналом, по изменению которых судят о внутреннем состоянии материала объекта контроля.

Недостатком этого способа является невозможность контроля внутреннего состояния материалов вне зоны электромагнитной волны создаваемой излучающей антенной.

Задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют прием электромагнитного поля антенной вблизи объекта контроля, дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от него, проводят спектральный или иной анализ электромагнитного поля вблизи контролируемого объекта и фонового электромагнитного поля вдали от него, сравнивают полученные спектральные или иные характеристики, по отличию которых судят о внутреннем состоянии материала контролируемого объекта.

В предлагаемом способе контроля состояния материалов информацию о внутреннем состоянии материала объекта контроля получают вследствие того, что осуществляют прием электромагнитного поля, являющегося суперпозицией фонового электромагнитного поля и собственного электромагнитного поля контролируемого объекта, вблизи него, дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от него. Так как с фоновым электромагнитным полем взаимодействуют все молекулы материала контролируемого объекта, который полностью погружен в это поле, то из сравнения спектральных или иных характеристик электромагнитного поля вблизи объекта контроля и фонового электромагнитного поля вдали от него получают информацию о состоянии всего материала контролируемого объекта в отличие от прототипа.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из двух идентичных каналов и содержит первую приемную антенну 1, широкополосный усилитель 2 первого канала, аналого-цифровой преобразователь 3 первого канала, цифровую память 4 первого канала, вторую приемную антенну 5, широкополосный усилитель 6 второго канала, аналого-цифровой преобразователь 7 второго канала, цифровую память 8 второго канала, электронно-вычислительную машину 9 и контролируемый объект 10.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Первая приемная антенна 1 принимает электромагнитное поле вблизи контролируемого объекта 10 и передает сигнал на широкополосный усилитель 2 первого канала, который усиливает сигнал и передает его на вход аналого-цифрового преобразователя 3 первого канала, который оцифровывает сигнал и со своего выхода передает его в цифровую память 4 первого канала. В то же самое время вторая приемная антенна 5 принимает фоновое электромагнитное поле вдали от контролируемого объекта и передает сигнал на широкополосный усилитель 6 второго канала, который усиливает сигнал и передает его на вход аналого-цифрового преобразователя 7 второго канала, который оцифровывает сигнал и со своего выхода передает его в цифровую память 8 второго канала. После набора необходимого объема информации по сигналам первого и второго канала с выходов цифровой памяти 4 первого канала и цифровой памяти 8 второго канала информация передается в электронно-вычислительную машину 9, где обрабатывается по соответствующей программе, например, по методу Фурье-анализа или иным методом.

Пример. Экспериментальная проверка предлагаемого метода была проведена на примере стержней из углепластика и стали 40Х. Стержень из углепластика имел следующие размеры: внешний диаметр 30 мм, внутренний диаметр 26 мм, длина 450 мм. Стержень из стали 40Х: диаметр 22 мм, длина 450 мм. Стержни устанавливались на опоры, находящиеся на расстоянии 430 мм. Нагрузка прикладывалась к середине стержней. Результаты испытаний приведены в таблице. В таблице: F - сила нагружения в Ньютонах, Ф_ст(t) - трансформанта Фурье стержня из стали 40Х, Ф_уп(t) - трансформанта Фурье стержня из углепластика.

Таблица
F(t), H	Ф_ст(t),	Ф_уп(t),
0	0,833	1,072
50	0,864	1,131
100	0,878	1,174
150	0,896	1,206
200	0,914	1,241

Из данных таблицы следует, что обе трансформанты Фурье линейно возрастают с ростом нагружения, что соответствует закону Гука. Таким образом можно констатировать, что предлагаемый способ чувствителен к изменению внутреннего состояния материалов контролируемых объектов не только диэлектриков, но и металлов.

Способ контроля состояния материалов, заключающийся в приеме антенной электромагнитного поля вблизи контролируемого объекта, отличающийся тем, что дополнительно принимают второй антенной фоновое электромагнитное поле вдали от контролируемого объекта, проводят спектральный анализ принимаемого электромагнитного поля вблизи и фонового электромагнитного поля вдали от него, сравнивают полученные спектральные характеристики и по их отличию судят о внутреннем состоянии материала контролируемого объекта.

Способ определения сплошности потока жидкости в трубопроводе // 2483296

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Способ обнаружения дефектов в трубопроводах // 2474812

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использовано для дефектоскопии магистральных трубопроводов, заполненных газом, нефтью, нефтепродуктами под давлением.

Способ измерения физической величины // 2473889

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. .

Способ определения состояния поверхности дороги // 2473888

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда.

Способ определения влагосодержания вещества // 2468358

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влагосодержания, а также других физических свойств (концентрации смеси, плотности) различных материалов и веществ, перемещаемых по ленточным конвейерам, транспортерам.

Радиофизический способ определения содержания физической глины в почвах // 2467314

Изобретение относится к способам измерений и может быть использовано в сельском хозяйстве, мелиорации, при составлении земельного кадастра и т.п. .

Свч устройство для определения электрофизических параметров и концентрации ферромагнитных жидкостей // 2465571

Изобретение относится к способам и устройствам измерения концентрации и электрофизических параметров жидких дисперсионных сред и может быть использовано для контроля и регулирования электрофизических параметров и концентрации ферромагнитных частиц (ФМЧ) в жидкости в процессе производства изделий из ферромагнитных материалов, в химической и других областях промышленности.

Способ определения толщины металлического покрытия // 2452938

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способу определения толщины металлического покрытия, нанесенного на диэлектрическую основу, при котором зондируют металлическое покрытие электромагнитным сигналом излучателя.

Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах // 2451929

Способ обнаружения диверсионно-террористических средств и система для его реализации // 2489706

Изобретение относится к технике обнаружения взрывчатых веществ, в частности, к способам обнаружения взрывчатых веществ в различных закрытых объемах и на теле человека, находящегося в местах массового скопления людей

Устройство для определения сплошности газожидкостного потока // 2491534

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами

Ультразвуковой иммерсионный двухэлементный преобразователь // 2491535

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий

Способ информационного квч воздействия на живой организм // 2494376

Способ информационного КВЧ воздействия на живой организм относится к области биологии и медицины и может быть использован для стимуляции жизнедеятельности живых организмов или растений, в частности для лечения ряда заболеваний человека и животных. Технический результат - упрощение процесса и обеспечение стабильных параметров информационного крайне высокочастотного (КВЧ) воздействия на живой организм с использованием лазерных систем. Способ заключается в облучении живого организма электромагнитными волнами малой интенсивности с использованием лазерного излучения в качестве электромагнитных волн малой интенсивности. Для облучения биологического объекта применяют лазеры ультракоротких импульсов, например, или лазеры на основе титан-сапфира с керровской линзой, или волоконные лазеры с диодной накачкой, задают период импульсов длительностью от 0,3 до 33,4 пикосекунд, длительность импульсов формируют в зависимости от величины скважности, взятой в диапазоне свыше 1 до 6680 включительно. В частности, в режиме меандра назначают длительность импульсов от 0,15 до 16,70 пикосекунд. При этом формируют импульсы с очертаниями в виде колоколообразной кривой. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Свч-устройство для проверки материала // 2496105

Изобретение предлагает устройство (100) для проверки материала (150), содержащее, по меньшей мере, средства (110) испускания электромагнитного сигнала с несущей частотой Fp для облучения материала (150) и средства (130) приема электромагнитного сигнала. Устройство содержит первые средства модуляции электромагнитного сигнала частотой Fm1, причем указанные средства модуляции расположены на пути распространения сигнала между средствами (110) испускания и материалом (150) и предназначены для пространственного разделения испущенного электромагнитного сигнала, и вторые средства (140) модуляции электромагнитного сигнала частотой Fm2, расположенные на пути распространения сигнала между материалом (150) и средствами (130) приема электромагнитного сигнала и предназначенные для пространственного разделения электромагнитного сигнала, прошедшего сквозь материал. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ и устройство для сортировки добытого ископаемого материала // 2501613

Предложен способ сортировки добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, для разделения добытого ископаемого материала на, по меньшей мере, две категории, при этом, по меньшей мере, одна из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наиболее восприимчивые к микроволновой энергии, и, по меньшей мере, другая из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наименее восприимчивые к микроволновой энергии, причем способ содержит следующие этапы: (а) воздействие микроволновой энергией на частицы добытого ископаемого материала и нагрев частиц в зависимости от восприимчивости материала в частицах; (б) термический анализ частиц с использованием температур частиц в качестве основы для анализа для указания разницы состава частиц; и (в) сортировка частиц на основе результатов термического анализа; При этом способ также содержит контроль атмосферы, через которую перемещаются частицы между позицией, на которой частицы подвергаются воздействию микроволновой энергии, и позицией, на которой частицы подвергаются термическому анализу. Предложенное изобретение обеспечивает осуществление точной сортировки добытого ископаемого материала. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и устройство для сортировки добытого ископаемого материала // 2503509

Предложен способ сортировки добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, для разделения добытого ископаемого материала на, по меньшей мере, две категории, по меньшей мере, одна из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наиболее восприимчивые к микроволновой энергии, и, по меньшей мере, другая из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наименее восприимчивые к микроволновой энергии, причем способ содержит следующие этапы: (а) воздействие микроволновой энергией на частицы добытого ископаемого материала и нагрев частиц в зависимости от восприимчивости материала в частицах; (б) термический анализ частиц с использованием температур частиц в качестве основы для анализа для указания разницы состава частиц, причем этап термического анализа включает в себя оценку термическим путем частиц на фоновой поверхности и нагрев фоновой поверхности до температуры, отличной от температуры частиц, для обеспечения теплового контраста между частицами и фоновой поверхностью; и (в) сортировку частиц на основе результатов термического анализа. Предложенное изобретение обеспечивает осуществление точной сортировки добытого ископаемого материала. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ и устройство для его осуществления // 2507505

Предлагаемые способ и устройство относятся к технике обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, в частности к способам и устройствам обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в различных закрытых объемах и на теле человека, находящегося в местах массового скопления людей. Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известных технических решений путем определения местонахождения контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит приемопередающую антенну, антенный переключатель, передатчик, приемник, первый и второй усилители высокой частоты, аналого-цифровой преобразователь, измерительное средство, блок памяти, блок индикации, контролируемый объект, процессор, блок сравнения, ключ, первый и второй перемножители, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй экстремальные регуляторы, первый и второй блоки регулируемой задержки, первый и второй корреляторы, индикатор дальности и индикатор азимута. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металле // 2507506

Изобретение относится к способам определения неоднородностей электрофизических и геометрических параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на поверхности металла и может быть использовано при контроле состава и свойств твердых покрытий на металле, при разработке неотражающих и поглощающих покрытий. Повышение вероятности обнаружения малоразмерных неоднородностей и увеличение точности оценки их границ является техническим результатом предложенного изобретении, который достигается за счет того, что проводят сканирование поверхности покрытия с заданным шагом и формирование двумерной матрицы значений дисперсии коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования, а также формирование второй электромагнитной Е волны с последующим расчетом абсолютного отклонения дисперсий коэффициента затухания поля, с построением пространственного распределения средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля поверхностных медленных волн Eλ1, Eλ2 и Нλ3, пространственная картина которых визуально отображает распределение неоднородностей и их границу. 4 ил.

Способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих веществ // 2509315

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности может быть использовано в спектроскопии диэлектриков для исследования диэлектрических характеристик веществ, знание которых необходимо при дистанционном электромагнитном зондировании, диэлектрическом каротаже, изучении молекулярного строения вещества. В способе измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих тел в широком диапазоне частот в одной ячейке, используемой в диапазоне частот выше 100 МГц как отрезок коаксиальной линии, а в диапазоне ниже 1 МГц как цилиндрический конденсатор, при этом в диапазоне частот выше 100 МГц диэлектрическая проницаемость вычисляется через измеренные значения комплексного коэффициента передачи электромагнитной волны (параметра матрицы рассеяния S12), а в диапазоне частот ниже 1 МГц - через измерение полной проводимости, новым является то, что для измерений в диапазоне частот 0,3-100 МГц используется дополнительный отрезок коаксиальной линии волновым сопротивлением 50 Ом сечения, большего, чем у ячейки, внутренний диаметр внешнего проводника которой определяют по формуле D 1 = d 1 exp ( Z 01 60 ) , где d1 - внешний диаметр корпуса ячейки; Z01 - волновое сопротивление дополнительного отрезка коаксиальной линии, в которой размещена ячейка, при этом ячейку включают как цилиндрический конденсатор в разрыв внутреннего проводника дополнительного отрезка коаксиальной линии, имеющего два СВЧ разъема, к центральным проводникам которых подключены с одной стороны центральный проводник ячейки, а с другой стороны - корпус ячейки через согласующий переходник в виде отрезка конической линии волновым сопротивлением 50 Ом, и производят его калибровку, для чего определяют параметры эквивалентной схемы дополнительного отрезка коаксиальной линии с расположенной в ней пустой ячейкой, затем заполняют ячейку исследуемым веществом и в диапазоне частот 0,3-100 МГц измеряют комплексный коэффициент передачи (параметр матрицы рассеяния S12) и по формулам, связывающим КДП с параметром S12, определяют КДП. Данный способ измерения КДП обеспечивает ее измерение в одной ячейке с низкой погрешностью во всем частотном диапазоне от 1 кГц до 6000 МГц. 9 ил.