РАДИОИНТРОСКОП Российский патент 1994 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к радиоинтроскопии в диапазоне сверхвысоких частот и может быть использовано в дефектоскопии для обнаружения дефектов, существующих и возникающих в радиопрозрачных объектах при их вращении, а также в объектах, подвергающихся периодическим нагрузкам. Устройство может быть использовано для обнаружения изменения параметров материала, периодически меняющихся во времени.

Целью изобретения является обеспечение контроля изменения внутренней структуры объектов, подвергающихся периодическим нагрузкам или вращению.

На чертеже изображена структурная схема радиоинтроскопа.

Устройство состоит из последовательно расположенных генератора 1 сверхвысоких частот, передающей антенны 2, радиообъектива 3 и сканирующего блока 4, включающего приемную антенну 5 и видеодетектор 6 сверхвысоких частот, видеоусилитель 7 приемного сигнала, вход которого соединен с выходом видеодетектора 6 сверхвысоких частот, а выход соединен с одним из выходов осциллографа 8, другой вход которого соединен с выходом блока 9 синхронизации, вход которого соединен с выходом сканирующего блока 4, двигателя, на валу которого размещен датчик 10 импульсов стробоскопической синхронизации, выход которого подключен к входу усилителя 11 импульсов стробоскопической синхронизации, выход которого соединен с входом генератора 12 прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом смесителя 13, выход которого соединен с входом генератора 1 сверхвысоких частот, частотомера 14, вход которого соединен с выходом усилителя 11 импульсов стробоскопической синхронизации, генератора 15 низкой частоты, выход которого соединен с входом выпрямителя 16, выход которого соединен с входом смесителя 13, направленного ответвителя 17, включенного между генератором 1 сверхвысоких частот и передающей антенной 2, выход которого соединен с последовательно включенными видеодетектором 18, видеоусилителем 19 и осциллографом 20, лазера 21 и расположенных по ходу излучения модулятора 22, развертывающего блока 23 и фотолюминесцентного экрана 24 с длительным послесвечением, причем выход видеоусилителя 7 приемного сигнала соединен с входом модулятора 22, а выход блока 9 синхронизации соединен с входом развертывающего блока 23.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал сверхвысоких частот от генератора 1 поступает в передающую антенну 2. Излучаемая антенной электромагнитная волна с плоским волновым фронтом падает на исследуемый объект, прозрачный для данного диапазона волн. Радиообъектив 3 строит изображение объекта в плоскости изображения, в которой помещена приемная антенна 5. Принятый антенной сигнал детектируется видеодетектором 6 сверхвысоких частот. Приемная антенна 5 и видеодетектор 6 расположены в сканирующем блоке 4, при работе которого приемная антенна 5 движется в плоскости радиоизображения, считывая радиосигнал с некоторой площади. Сигнал с видеодетектора 6 поступает на видеоусилитель 7 и затем на вход яркостной модуляции осциллографа 8 с длительной фиксацией сигнала на экране. Развертка луча осциллографа 8 при помощи блока 9 синхронизации повторяет движение приемной антенны 5, и таким образом на экране осциллографа 8 получается яркостная визуализация радиополя в плоскости изображения радиообъектива 3. Когда объект подвергается периодическим нагрузкам или вращению, радиоинтроскоп работает в стробоскопическом режиме. Для этого механически связанный с объектом блок двигателя с датчиком 10 импульсов стробоскопической синхронизации вырабатывает электрические импульсы, соответствующие одному и тому же положению объекта. Эти импульсы после усиления усилителем 11 запускают генератор 12 прямоугольных импульсов, который вырабатывает импульсы заданной длительности. Эти импульсы поступают на смеситель 13. Туда же поступает сигнал от генератора 15 низкой частоты после выпрямления выпрямителем 16. Частота следования импульсов стробоскопической синхронизации измеряется частотомером 14. На выходе смесителя 13 образуются импульсы, представляющие собой суммарный сигнал, верхняя часть которых имеет форму нескольких следующих друг за другом положительных полупериодов сигнала генератора 15 низкой частоты. Эти импульсы, поступая на вход генератора 1 сверхвысоких частот, запускают его. В результате генератор 1 сверхвысоких частот вырабатывает сигнал, огибающая которого представляет собой пакеты импульсов, следующих с частотой сигналов синхронизации. Модуляция импульсов излучения с частотой сигналов генератора 15 низкой частоты позволяет использовать селективный высокочувствительный прием сигналов приемной частью устройства. Импульсы излучения следуют в момент времени, когда объект занимает одно и то же положение в пространстве, что позволяет получить радиоизображение как бы неподвижного объекта. Для получения визуализированного радиоизображения в крупном масштабе служит система с лазером 21, излучение которого, пройдя модулятор 22, модулируется по интенсивности видеосигналом, поступающим с видеоусилителя 7, а затем разворачивается в пространстве в соответствии с сигналом, поступающим с блока 9 синхронизации при помощи развертывающего блока 13. Далее луч лазера падает на фотолюминесцентный экран 24 с длительным послесвечением, формируя на нем в течение кадра визуализированное изображение исследуемого объекта. Для контроля уровня сигнала генератор 1 сверхвысоких частот часть сигнала при помощи направленного ответвителя 17 поступает на видеодетектор 18, сигнал с которого после усиления при помощи видеоусилителя 19 наблюдается на экране осциллографа 20.

В качестве конкретного примера выполнения предлагается радиоинтроскоп, содержащий генератор сверхвысоких частот, передающую антенну, выполненную в виде рупорной антенны с корректирующей линзой, радиообъектив, приемную антенну, выполненную в виде волновода с открытым концом, кристаллический детектор сверхвысоких частот, механический сканирующий блок со спиральной разверткой, в который помещены приемная антенна и видеодетектор сверхвысоких частот, селективный видеоусилитель, осциллограф с длительным послесвечением, блок синхронизации, включающий последовательно соединенные генератор низкой частоты, линейный потенциометр, вращающийся трансформатор и два фазовых детектора, двигатель, на валу которого укреплены исследуемый объект и датчик импульсов стробоскопической синхронизации на фотодиоде, широкополосный усилитель, генератор прямоугольных импульсов, генератор низкой частоты, выпрямитель на полупроводниковом диоде, нагрузка которого в виде активного сопротивления является одновременно смесителем, частотомер, направленный ответвитель, кристаллический детектор сверхвысоких частот, видеоусилитель, осциллограф, гелий-неоновый лазер, модулятор лазерного излучения, развертывающее устройство на элементам зеркальных гальванометров и фотолюминесцентный экран с длительным послесвечением.

Использование заявляемого устройства в дефектоскопии радиопрозрачных объектов в отличие от известного радиоинтроскопа позволяет исследовать динамику процессов, возникающих внутри объекта, в том числе и таких процессов, которые могут привести к образованию дефектов и возможных последующих разрушений при их вращении, а также при периодических нагрузках. Возможно также обнаружение периодических во времени изменений физических параметров объектов при указанных условиях.

Благодаря получению визуализированного радиоизображения объектов в крупном масштабе достигается повышение удобства эксплуатации и снижение влияния субъективных факторов.

Использование: в радиоинтроскопии в диапазоне сверхвысоких частот, в дефектоскопии для обнаружения дефектов, существующих и возникающих в радиопрозрачных объектах при их вращении, а также в объектах, подвергающихся периодическим нагрузкам, а также для обнаружения изменения параметров материала, периодически меняющихся во времени. Сущность изобретения: для решения задачи использован принцип стробоскопии. В радиоинтроскоп введена электрическая система стробоскопической синхронизации, включающая генератор сверхвысоких частот в момент времени, соответствующие одному и тому же положению объекта, благодаря чему в плоскости приемной антенны получается радиоизображение как бы неподвижного объекта. Для повышения достоверности результата в радиоинтроскоп введена контрольная цепь, позволяющая наблюдать уровень выходной мощности генератора сверхвысоких частот. Для повышения удобства эксплуатации в радиоинтроскопе использовано лазерное визуализирующее устройство, позволяющее наблюдать визуалированное радиоизображение объекта в увеличенном масштабе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. РАДИОИНТРОСКОП, содержащий последовательно соединенные генератор сверхвысоких частот, передающую антенну, радиообъектив и сканирующий блок, включающий последовательно соединенные приемную антенну и видеодетектор сверхвысоких частот, первый видеоусилитель, вход которого соединен с выходом первого видеодетектора сверхвысоких частот, а выход соединен с одним из выходов первого осциллографа, другой вход которого соединен с выходом блока синхронизации, вход которого соединен с выходом сканирующего блока, отличающийся тем, что, с целью обеспечения контроля изменения внутренней структуры объектов, подвергающихся периодическим нагрузкам или вращению, введены двигатель, на валу которого размещен датчик импульсов стробоскопической синхронизации, выход которого подключен к входу усилителя импульсов стробоскопической синхронизации, выход которого соединен с входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом смесителя, выход которого соединен с входом генератора сверхвысоких частот, частотомер, вход которого соединен с выходом усилителя импульсов стробоскопической синхронизации, генератор низкой частоты, выход которого соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен с входом смесителя. 2. Радиоинтроскоп по п.1, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные направленный ответвитель, вход которого соединен с выходом генератора сверхвысоких частот, а выход - с передающей антенной второй видеодетектор, второй видиоусилитель и второй осциллограф. 3. Радиоинтроскоп по пп.1 и 2, отличающийся тем, что введены оптически последовательно связанные лазер, модулятор, управляющий вход которого соединен с выходом первого видиоусилителя, развертывающий блок, второй вход которого соединен с выходом блока синхронизации, и фотолюминесцентный экран с делительным послесвечением.