Сверхвысокочастотное устройство для неразрушающего контроля диэлектрических материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

oi>726475

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 030578 (21) 2615622/18-09 (51) М. Кл.2

G 01 N 23/24 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 050480. Бюллетень ¹13

Дата опубликования описания 0704.80 (53) УДК 6 21. 317 ..39 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. И. Потапов, Г. Л. Баранов и В. М. Гржехник-Жуковский

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАТЕРHAJIOB

Изобретение относится к технике радиоиэмерений и может использоваться для нераэрушающего контроля физико-механических структурных характе-. ристик материалов, Известно сверхвысокочастотное устройство для неразрушающего контроля диэлектрических материалов, содержащее генератор, соединенный с волноводным разветвителем, в одном плече которого включен аттенюатор опорного канала, а в другом плече — аттенюатор и фазовращатель измерительного канала, причЕм выходы обоих каналов соединены через детектор с первым усилителем.(1).

Однако это устройство не обеспеЧивает автоматичесКого контроля.

Цель изобретения — автоматизация процесса контроля.

Для этого в сверхвысокочастотное устройство для неразрушающего контроля диэлектрических материалов, содержащее генератор, соединенный с волноводным разветвителем, в одном плече которого включен аттенюатор опорного канала, а в другом плече— аттенюатор и фаэовращатель измерительного канала, причем выходы обоих каналов соединены через детектор с первым усилителем, введены последовательно соединенные управляемый фазовращатель опорного канала, схема сравнения, второй усилитель, первый и второй переключатели, функциональный усилитель, преобразователь и индикатор, источник стабилизированного тока, причем управляемый фаэовра-. щатель опорного канала включен между аттенюатором опорного канала и детектором, выход первого усилителя соединен со вторым входом схемы сравнения, а входы функционального усилителя соединены соответственно с первым переключателем и через второй переключатель и источником стабилизированного тока.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого сверхвысокочастотного устройства.

Сверхвысокочастбтное устройство для нераэрушающего контроля диэлектрических материалов содержит генератор 1, соединенный с волноводным разветвителем 2, в одном плече которого включен аттенюатор 3 и фаэовращгтель 4 опорного канала 5,а в другом плече — аттенюгтор 6 и фаэовращатель

726475 измерительного канала 8, причем выходы каналов 5 и 8 соединены через .детектор 9 с усилителем 10, схему сравнения 11, подключенную к управляющему входу фазовращателя 4, усилитель 12, переключатели 13 и 14 ;фуикциональный усилитель 15, преоб,разователь 16 и индикатор 17, источ= ник 18 стабилизированного тЬка; выХод усилителя 10 соединен с вход6м схемы сравнения 11, а входы функционального усилителя 15 соединены соответственно с переключателем 13 и через переключатель 14 с источником стабилизированного тока 18; опорный каскад 19, подключенный ко »вт»ор»о»му»» входу схемы сравненияll, блок питания 20 генератора 1, блок 21 питания фазовращателя 7, циркулятор 22 для подключения приемно-излучающей ан енны 23 в измерительном канале 8, распо-, ложенный перед приемно-излучающей 20 антенной 23 контролируемый диэлектрический материал 24, волноводный разветвитель 25 °

Устройство работает следующим образом. 25

СВЧ колебания, выработанные генераторам 1 поступают на волноводный разветвитель (трайник) 2,. где поступившая мощность разделяется на два канала — опорный 5 и измерительный 8. З0

Волна, распроСтраняясь по измеритель- . ,ному каналу 8, достигает циркулято ра 22, откуда она поступает в прием "йо=йзлучающую антенну 23 и излучается в свободное пространство. Отразившись от контролируемого диэлектрического материала 24,. она снова

" "" йобтУпает в приемно-иэлучанщую антенну 23, достигает. циркулятора 22, проходит через аттенюатор б, управляемый фазовращатель 7 и достигает вол— 40 новодного разъетвителя (тройника) 25, В опорном канале 5 волна с выхода тройника 2 проходит."через аттенюатор

3, управляемый фаэовращатель 4 и достигает тройника 25. Таким образом, к тройнику.25 приходят две волны - волна иэ измерительного канала 8 и волна иэ опорного канала 5. В результате интерференции двух волн на выходе детектора 9 переменная состав- . 50 ляющая сигнала будет определяться разностью фаэ опорного 5 и измерительного 8 каналов. Фаза опорного канала 5 всегда постоянна, а фаза измерйтельного канала 8 будет изменяться в зависимости от свойств контролируемого материала 24. Эту пере менную составляющую можно выразить

В виде3

= A + B + AB.sÛ((.-Ч„), 60 где A,В, — амйлитуда сигналов опорного и измерительного каналов соответственно;

Ч„- фаза опорного канала;

Ч„- фаза измерительного канала. 45

Задача свсднтся к выделению ра )ности фаз, т.е. nч - j,, и

О обработке,.

Для этой цели производят настройку устройства на нуль. Настройка осуществляется аттенюаторами б и 3, которыми выравнивают амплитуды обоих плеч. Выравнивание фаэ производят путем подачи така на управляющие катушки фазовращателей 7 и 4. Для фаэавращаталя 7 измерительного канала 8 подачу тока производят с помощью блока питания 2 1, а для фаэовращателя 4 — в опорном канале 5 путем подачи напряжения ат опорного каскада 19 на схему сравнения 11. Момент настройки наблюдают по показанию усилителя 10. Далее производят настрой- ку электрической части устройства .

Настроенный начальный ток фазовращателя 4 опорного канала 5, выделенный в схеме сравнения 11, через усилитель 12 под;.ется на переключатель

13 и далее через переключатель 14 подается на вход 26 функционального усилителя 15. По индикатору функпио нального усилителя 15 замечают показания прибора. Затем с поМощью переключателя 14 к входу 26 функционального усилителя 15 подключают источник 18 стабилизированного тока и его ручкой регулировки тока выставляют точно такой же ток, как и ток, поступающий с усилителя 12. Пос- ле этого с помощью переключателя 13 подключают усилитель 12 к входу 27 фукнцчонального усилителя 15.

После проведения вышеуказанных операций устройство готово. К работе. ..При контроле диэлектрического материала 24 (сканировании его относительно приемно-излучающей антенны 23) свойства диэлектрического материала 24 от точки к точке могут изменяться. При изменении свойств диэлектрического материала 24 в какой-либо точке фаза измерительного канала 8 изменится и, следовательно, произойдет расстойка устройства.

После детектора 9 появится переменная составляющая, которая после усиления усилителем 10 поступит на вход схемы сравнения ll, Так как на втором входе схемы сравнения 11 напряжение остается- постоянным, то через катушку фазовращателя 4 начнет протекать ток, в результате чего фаза"опорного канала 5 бу (ет изменяться. Ток через катушку фазовращателя 4 будет протекать до тех пор, пока переменная составляющая детектора 9 не станет равной нулю. Этот ток рассогласования протекающий через катушку фаэовращателя 4, поступает на усилитель

12 и далее :ерез переключатель 13 на вход 27 функционального усилителя

15. В функциональном усилителе 15

- на входе 26 имеется постоянный сигнал от источника стабилиэирован726475

Формула изобретения

on л J =f(u) 5

Л ного тока 18, соответствующий первоначальной настройке устройства, а на вход 27 все время поступает сигнал рассогласования, соответствующий току компенсации. Тогда на выходе функционального усилителя 15 получается сигнал, равный разности .обоих сигналов, т.е.:

on on on а,1 — У э oo ФР

on I где J — ток фаэовращателя в опорном канале, соответствующий первоначальной настройке устройства;

on л — ток рассогласования.

Полученная разность токов поступает на преобразователь 16, где преобразуется непосредственно в фазовый . сдвиг, т.е.

Полученное значение фазового сдвига служит для определения диэлектрической проницаемости, глубины залегания дефектов, структурных неоднородностей и т.д. Непрерывное вйделение фазового сдвига позволяет про- изводить его измерение при непрерывном,контроле и автоматической фиксации его на любое регистрирующее устройство, в том числе на цифропечать, что значительно упрощает расшифровку полученных данных.

Основным достоинством предлагаемого устройства является то, что такая компоновка схемы позволяет повысить на порядок остроту минимума или максимума сигнала, процесс измерений производится в автоматизированном режиме, т,е. практически без участия оператора в процессе измерений, что повышает тОчность измерений Ъ 10-15 раэ и исключает субъективность контроля.

Сверхвысокочастотное устройство для неразрушающего контроля диэлектрических материалов, содержащее генератор, соединенный с волноводным разветвйтелем, в одном плече которого включен аттенюатор опорного канала, а в другом плече — аттенюатор и фазовращатель измерительного канала, причем выходы обоих каналов соединены через детектор с первым усилителем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с.целью автоматизации процесса контроля, в устройство введечы псследовательно соединенные управляемый

20 фазовращатель опорного канала, схема сравнения, второй усилитель, первый и второй переключатели, функциональный усилитель, преобразователь и индикатор, источник стабилизиро25 ванного тока, причем управляемый фазовращатель опорного канала включен между аттенюатором опорного ка-. нала и деТектором, выход первогб усилителя соединен со вторым входом cxe34 мы сравнения, а входы функционального усилителя соединены соответственно с первым переключателем и через второй переключатель с источником стабилизированного тока.

ИстЬчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 182389, кл. G 01 N 23/24, 1965

40 (прототип), 726475

Составитель A. Кузнецов .

Редактор, Ж. Рожкова Техред О.Легеза Корректор l0. Макаренко

Заказ 648/35 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4