Свч способ обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке



Свч способ обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке
Свч способ обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке
Свч способ обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке
Свч способ обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке

 


Владельцы патента RU 2604094:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к способу определения неоднородностей электрофизических и геометрических параметров диэлектрических и немагнитных покрытий на поверхности металла и может быть использовано при контроле качества твердых покрытий на металле в процессе разработки и эксплуатации неотражающих и поглощающих покрытий, а также в химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения неоднородностей за счет определения порогового значения коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной E-волны применительно к индивидуальным характеристикам исследуемого покрытия. Указанный технический результат достигается тем, что в известном СВЧ способе обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке, заключающемся в создании электромагнитного поля медленной поверхностной E-волны над диэлектрическим покрытием на электропроводящей подложке и последующей регистрации изменения параметров, характеризующих высокочастотное поле, при расчете коэффициента затухания α напряженности поля медленной поверхностной E-волны в нормальной плоскости относительно ее направления распространения в разнесенных точках и определении границ неоднородностей, предварительно измеряют действительную часть диэлектрической проницаемости ε′ и толщину b эталонного образца покрытия, по которым определяют пороговое значение коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной Е-волны α0, при этом сравнивают в каждой точке измерений сканируемой поверхности покрытия текущее значение коэффициента затухания напряженности поля поверхностной медленной волны α с пороговым значением коэффициента затухания α0, и если α<α0, то принимают решение о наличии отслоения покрытия d в данной точке. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способам определения неоднородностей электрофизических и геометрических параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на поверхности металла и может быть использовано при контроле качества твердых покрытий на металле в процессе разработки и эксплуатации неотражающих и поглощающих покрытий, а также в химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является СВЧ способ локализации неоднородностей диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и оценки их относительной величины [Патент RU №2256165, МПК7 G01N 22/02, G01R 27/26, Заявл. 01.09.03. Опубл. 10.07.05. Бюл №19], заключающийся в создании электромагнитного поля медленной поверхностной E-волны над диэлектрическим покрытием на электропроводящей подложке и последующей регистрации изменения параметров, характеризующих высокочастотное поле, расчете коэффициента затухания α напряженности поля медленной поверхностной E-волны в нормальной плоскости относительно ее направления распространения в разнесенных точках и последующем определении границ неоднородностей.

Недостаткам данного способа является низкая вероятность обнаружения неоднородностей, обусловленная тем, что выбор порогового значения коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной Е-волны, по которому производится обнаружение неоднородностей, производится оператором, выполняющим измерения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение вероятности обнаружения неоднородностей за счет определения порогового значения коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной Е-волны применительно к индивидуальным характеристикам исследуемого покрытия.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном СВЧ способе обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке, заключающемся в создании электромагнитного поля медленной поверхностной Е-волны над диэлектрическим покрытием на электропроводящей подложке и последующей регистрации изменения параметров, характеризующих высокочастотное поле, расчете коэффициента затухания α напряженности поля медленной поверхностной Е-волны в нормальной плоскости относительно ее направления распространения в разнесенных точках и определении границ неоднородностей, предварительно измеряют действительную часть диэлектрической проницаемости ε′ и толщину b эталонного образца покрытия, по которым определяют пороговое значение коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной Е-волны α0, сравнивают в каждой точке измерений сканируемой поверхности покрытия текущее значение коэффициента затухания напряженности поля поверхностной медленной волны α с пороговым значением коэффициента затухания α0, и если α<α0, то принимают решение о наличии отслоения покрытия d в данной точке и рассчитывают его величину,

где α - текущее значение коэффициента затухания напряженности поля поверхностной медленной Е-волны, - волновое число свободного пространства; k 1 = 2 π λ г ε ' - волновое число в слое исследуемого покрытия; λг - длина волны СВЧ-генератора, ε′ - действительная часть диэлектрической проницаемости исследуемого покрытия, b - толщина слоя исследуемого покрытия.

Сущность изобретения состоит в следующем. В прототипе величина порогового значения коэффициента затухания αпорог напряженности поля медленной поверхностной Е-волны выбирается оператором, выполняющим измерения, без учета электрофизических параметров покрытия (диэлектрическая проницаемость ε′ и толщина b), что в конечном итоге значительно уменьшает вероятность правильного обнаружения неоднородностей в нем. Предлагаемый способ, в отличие от прототипа, позволяет повысить вероятность правильного обнаружения неоднородностей за счет того, что величина порогового значения коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной Е-волны α0 вычисляется применительно к индивидуальным характеристикам исследуемого покрытия по измеренным значениям диэлектрической проницаемости ε′ и толщины b эталонного образца покрытия.

На фигуре представлен один из возможных вариантов реализации предлагаемого СВЧ способа обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке, где цифрами обозначено 1 - измерительный приемник, 2 - схема сравнения, 3 - блок расчета величины отслоения покрытия, 4 - блок определения порогового значения коэффициента затухания напряженности поля поверхностной медленной волны - α0, 5 - блок ввода параметров исследуемого покрытия, 6 - блок измерения действительной части диэлектрической проницаемости ε′ и толщины b эталонного покрытия.

Назначение элементов схемы.

Измерительный приемник 1 присущ аналогу (прототипу) и включает в себя систему приемных вибраторов, механизм их перемещения и блок вычисления текущего значения коэффициента затухания α напряженности поля поверхностной медленной Е-волны.

Схема сравнения 2 присуща аналогу (прототипу) и реализует сравнение текущего значения коэффициента затухания α напряженности поля поверхностной медленной волны с пороговым значением α0.

Блок расчета величины отслоения покрытия 3 предназначен для определения по действительной части диэлектрической проницаемости ε′ и толщине b исследуемого покрытия величины отслоения покрытия d в данной точке измерения по формуле (1). Блок 3 может быть реализован на основе микроконтроллера ATmega2560 [ATmega2560. Datasheet [Электронный ресурс] URL: http://www.atmel.com/Images/Atmel-2549-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega640-1280-1281-2560-2561_datasheet.pdf. (Дата обращения: 10.1 1.2015)]. Выражение (1) вычисляется с помощью подпрограммы, которая загружается в микроконтроллер блока 3.

Блок определения порогового значения коэффициента затухания напряженности поля поверхностной медленной Е-волны 4 предназначен для определения по измеренным значениям действительной части диэлектрической проницаемости ε′ и толщины слоя b эталонного образца покрытия порогового значения коэффициента затухания α0. Определение порогового значения коэффициента затухания α0 может быть осуществлено, например, путем решения трансцендентного уравнения для определения коэффициентов ослабления поверхностных волн E-типа [формула (2.21), стр. 79 [Федюнин П.Α., Казьмин А.И. Способы радиоволнового контроля параметров защитных покрытий авиационной техники. М.: Физматлит. 2013]. Решение данного уравнения можно реализовать с помощью программы, которая загружается в блок 4, при этом он может быть реализован на основе микроконтроллера ATmega2560 [ATmega2560. Datasheet [Электронный ресурс] URL: http://www.atmel.com/Images/Atmel-2549-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega640-1280-1281-2560-2561_datasheet.pdf. (Дата обращения: 10.11.2015)].

Блок ввода параметров исследуемого покрытия 5 предназначен для записи значений действительной части диэлектрической проницаемости ε′ и толщины b исследуемого покрытия в блок 3. Данный блок может быть реализован, например, на основе матричной клавиатуры. Она подключается к микроконтроллеру блока расчета величины отслоения покрытия 3 [Подключение матричной клавиатуры к микроконтроллеру AVR [Электронный ресурс] URL: http://radioparty.ru/prog-avr/program-c/455-lesson-matrix-keyboard (Дата обращения: 10.11.2015)].

Назначение блока 6 измерения действительной части диэлектрической проницаемости ε′ и толщины b эталонного покрытия 6 следует из названия самого блока. При этом блок 6 может быть, реализован, например, на основе радиоволнового метода поверхностных электромагнитных волн и с помощью измерительно-вычислительной системы радиоволнового контроля, которая его реализует [Федюнин П.А. Казьмин А.И. Способы радиоволнового контроля параметров защитных покрытий авиационной техники. М: Физматлит. 2013. С. 143-151].

Схема работает следующим образом. Перед началом проведения измерений исследуемого покрытия, предварительно измеряют действительную часть диэлектрической проницаемости ε′ и толщину слоя b эталонного образца покрытия с помощью блока 6.

С помощью измерительного приемника 1 производят определение текущего значения коэффициента затухания α напряженности поля поверхностной медленной E-волны исследуемого покрытия.

Текущее значение коэффициента затухания α напряженности поля поверхностной медленной E-волны исследуемого покрытия поступает на первый вход схемы сравнения 2, на второй вход которой поступает пороговое значение коэффициента затухания α0.

Если α<α0, то принимают решение о наличии отслоения покрытия d в данной точке измерения и рассчитывают его величину в блоке расчета отслоения покрытия 3. Значения действительной части диэлектрической проницаемости исследуемого покрытия ε′ и его толщины b в блок 3 записывают с помощью блока ввода параметров исследуемого покрытия 5.

Если α≥α0, то отслоение d принимается равным нулю d=0.

Запоминается значение величины отслоения d покрытия для каждой точки измерения и формируется массив отслоений покрытия d. Распределение d по поверхности покрытия показывает обнаруженные неоднородности и их границы.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить вероятность обнаружения неоднородностей покрытия за счет того, что пороговое значения коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной E-волны определяется применительно к индивидуальным характеристикам исследуемого покрытия.

СВЧ способ обнаружения неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлической подложке, заключающийся в создании электромагнитного поля медленной поверхностной Е-волны над диэлектрическим покрытием на электропроводящей подложке и последующей регистрации изменения параметров, характеризующих высокочастотное поле, расчете коэффициента затухания α напряженности поля медленной поверхностной Е-волны в нормальной плоскости относительно ее направления распространения в разнесенных точках и определении границ неоднородностей, отличающийся тем, что предварительно измеряют действительную часть диэлектрической проницаемости ε′ и толщину b эталонного образца покрытия, по которым определяют пороговое значение коэффициента затухания напряженности поля медленной поверхностной Е-волны α0, сравнивают в каждой точке измерений сканируемой поверхности покрытия текущее значение коэффициента затухания напряженности поля поверхностной медленной волны α с пороговым значением коэффициента затухания α0, и если α<α0, то принимают решение о наличии отслоения покрытия d в данной точке и рассчитывают его величину,
,
где α - текущее значение коэффициента затухания напряженности поля поверхностной медленной Е-волны, - волновое число свободного пространства; - волновое число в слое исследуемого покрытия; - длина волны СВЧ-генератора, ε′ - действительная часть диэлектрической проницаемости исследуемого покрытия, b - толщина слоя исследуемого покрытия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано для определения электрофизических параметров и неоднородностей диэлектрических покрытий на поверхности металла.

Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации с использованием сверхширокополосных сигналов, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях и может найти применение в следующих областях: контрразведывательной деятельности по выявлению подслушивающих устройств; оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов; зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей; зондировании особо важных строительных конструкций (взлетно-посадочных полос, аэродромов, стартовых площадок для запуска ракет, мостов, переходов, тоннелей метрополитена, вокзалов, стадионов, бассейнов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них; зондировании завалов и разрушений после землетрясений, террористических взрывов и взрывов газа в процессе поисково-спасательных работ с целью обнаружения живых людей под завалами и оперативного оказания им помощи.

Устройство (1) конвейерной транспортировки содержит конвейер (3, 3.5, 5) с конвейерным элементом (3.1, 3.51, 5.1). Датчик (10) предусмотрен для регистрации поверхности конвейера.

Предложена сенсорная система для анализа свойств диэлектрического материала с помощью радиочастотного сигнала, содержащая материал (30), который сформирован из матрицы и множества частиц (40), не обладающих свойствами изолятора и, по существу, равномерно распределенных внутри матрицы таким образом, что материал по меньшей мере в одном направлении обладает когерентной электрической периодичностью.

Изобретение относится к области дефектоскопии с использованием сверхвысоких частот, а именно к способам определения дефектов теплозащитных и теплоизоляционных покрытий изделий ракетно-космической техники.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу определения электропроводности и толщины слоя полупроводника на поверхности диэлектрика, и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле свойств полупроводниковых слоев.

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.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий. .

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

Изобретение относится к области обнаружения локальных дефектов в проводниках с использованием акустической эмиссии и может найти применение для выявления скрытых локальных дефектов в различных металлических конструктивных элементах, находящихся в статическом состоянии или в процессе движения.

Изобретение относится к измерительной технике, преимущественно предназначено для океанографических исследований прибрежных районов шельфа в зоне больших средних и мгновенных скоростей турбулентного потока и может быть использовано, в том числе, для решения задач прибрежной инженерии и контроля экологического состояния открытых водоемов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения концентрации сажи в моторном масле двигателей внутреннего сгорания.

Группа изобретений относится к контролю (мониторингу) содержания механических примесей в потоках жидких сред. Способ контроля содержания механических примесей в рабочих жидкостях, в частности в жидком углеводородном топливе, заключается в том, что поток топлива пропускают, поддерживая постоянный расход, через систему фильтрующих перегородок с последовательно уменьшающимися размерами пор, при этом измеряют давление перед каждой фильтрующей перегородкой и давление за ней, вычисляют на основании изменения разности давлений гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки по времени, затем по полученным данным определяют степень засорения фильтрующей перегородки путем сравнения с имеющимися тарировочными данными, показывающими изменение гидравлического сопротивления фильтрующей перегородки в зависимости от содержания механических примесей, и на основе этих данных определяют количество в топливе механических примесей определенного размера.

Изобретение относится к определению объемной концентрации мелкодисперсных взвешенных частиц в потоке жидкости или газа и может быть использовано для непрерывного контроля процессов очистки воды в биологических очистных сооружениях.

Использование: для измерения продольного и сдвигового импендансов жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвукового преобразователя возбуждают в двух тонких волноводах различные нулевые моды нормальных волн, измеряют коэффициенты затухания каждого типа волны в волноводах и рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости, при этом волноводы акустического блока изготавливают в виде тонких полос различной толщины, возбуждают в них нулевую моду волны Лэмба, калибруют акустический блок путем последовательного измерения в обоих волноводах коэффициентов затухания нулевой моды волны Лэмба при их последовательном погружении в две жидкости с известными продольным и сдвиговым импедансами, из полученных уравнений рассчитывают коэффициенты, связывающие импедансы жидкости с коэффициентом поглощения волны Лэмба в волноводах, затем погружают волноводы в исследуемую жидкость, измеряют коэффициенты затухания нулевой моды волны Лэмба в обоих волноводах и с помощью найденных численных значений коэффициентов по известным соотношениям рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости.

Изобретение относится к способу и устройству для обнаружения загрязнений в текучей среде (1). Причем текучая среда (2), загрязненная частицами, подается с помощью первого дозирующего насоса (3) на устройство (4) для измерения загрязненности или плотности частиц в загрязненной текучей среде.

Использование: для контроля концентрации магнитных суспензий. Сущность изобретения заключается в том, что закрепляют ультразвуковой преобразователь вблизи одного из торцов тонкой пластины, находящейся в воздухе, преобразователь изготавливают и возбуждают таким образом, чтобы в пластине распространялась нормальная волна, чувствительная к продольному импедансу жидкости, например симметричная волна Лэмба нулевого порядка, принимают эхо-сигнал, отраженный от противоположного торца пластины, измеряют его амплитуду, затем начинают погружать пластину в измерительный сосуд, в который поступает контролируемая суспензия, до ее подачи к контролируемому изделию из ферромагнитных материалов обеспечивают перемещение пластины по направлению, перпендикулярному к поверхности эмульсии, при этом движение пластины и в воздухе, и в самой эмульсии производится с постоянной скоростью V, при этом продолжают измерения амплитуды эхо-сигнала, отраженного от противоположного торца пластины, с выбранной цикличностью, фиксируют момент начала погружения пластины в жидкость, например, по уменьшению амплитуды эхо-сигнала, запоминают численное значение амплитуды и момент времени, соответствующий этому уменьшению, затем включают измерение временного интервала, измеряют и запоминают численные значения амплитуды каждого n-го эхо-сигнала во время погружения, в момент времени Т, равный L/V (L - заранее выбранная глубина погружения), движение пластины прекращают, вычисляют коэффициент затухания эхо-сигналов на единицу длины и среднее значение коэффициента затухания, после чего по рассчитанному среднему значению и градуировке, которую проводят заранее на суспензиях с известными концентрациями магнитных частиц, судят о концентрации исследуемой суспензии.

Устройство (10) для анализа текучего вещества (18) объемом V содержит фильтр (12), который имеет поверхность фильтра (14) площадью A. При этом фильтр выполнен с возможностью пропускания текучего вещества через поверхность фильтра, объемная плотность потока текучего вещества, усредненная по поверхности фильтра, равна j mean.

Изобретение относится к области изготовления полимерных нанокомпозитов, которые могут быть использованы в качестве конструкционных материалов в космической, авиационной, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам контроля степени загрязнения моющих растворов минеральными примесями, смытыми с шерсти, при ее промывке в моечных агрегатах. Способ включает измерение плотности моющего раствора в г/см3 с одновременным измерением температуры испытуемого раствора в ванне моечного агрегата с последующим определением с помощью трехкоординатной номограммы по плотности в г/см3 и температуре в °C сухого остатка моющего раствора в г/дм3.
Наверх