Устройство для обнаружения трещин Советский патент 1985 года по МПК G01N22/02 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть испол зовано при дефектоскопии литья и обнаружении трещин на поверхности металлических изделий под слоем ант коррозионного покрытия. Целью изобретения является повышение вероятности обнаружения трещи На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для обнаружения трещин. Устройство содержит соединенные последовательно СВЧ-генератор 1 мик роволнового излучения, невзаимный элемент 2, делитель 3 луча на основе поляризующей решетки, преобразов тель 4 поляризации, антенну 5, соед ненные с детектором 6 и индикатором 7, согласованную нагрузку 8 (поглотитель) и контролируемый образец 9. Преобразбватель 4 поляризации представляет собой устройство, кото рое делит падающую на него волну на две ортогонально поляризованные, и обеспечивает сдвиг фаз медцу этими составляющими, равный 90. Например он может быть выполнен на основе металлического отражающего зеркала и поляризующей одномерной решетки, расположенной параллельно поверхнос ти зеркала на расстоянии от нее. Поляризующая одномерная, решетка от- ралсает одну ортогональную составляю щую и пропускает вторую. Прошед- шая ортогональная составляюа ая отражается от металлического зеркала, вторично проходит поляризующую одномерную решетку и смещивается с волной, отразкенной от решетки. Расстояние выбирают таким, чтобы обеспечить сдвиг фаз между составляющим отраженными от решетки и зеркала, равным 90, Делитель 3 луча на основе поляри зую1ией решетки представляет собой обычный делитель луча, в котором в качестве светоделительного элемента используется поляризующая решетка, установленная под углом, например, 45 к оси падающего пучка. Принцип действия дистанционных устройств для обнаружения трещин в поверхностях материалов с помощью счархвысокочастотных сигналов основан на изменении состояния поляр из а ции электромагнитной волны при отражении от поверхности исследуемого материала с трещиной. В результате при облучении контролируемой поверхности линейно поляризованной волной в отраженной при наличии трещины появляется составляющая, ортогональная падающей. При отражении от гладкой поверхности без трещины поляризация волны не изменяется. Фиксируя появление в отраженной вол- не составляющей, ортогонал7зной падающей, обнаруживают трещины на поверхности контролируемого материала. Вероятность обнаружения трещин определенных размеров в подобных устройствах зависит от взаимной ориентации плоскости поляризации падающей волны и трещин, так как от этого сильно зависит амплитуда вновь появившейся ортогональной составляющей в отраженной волне. Введение в устройство делителя луча на основе поляризующей решетки и преобразователя поляризации линейной волны в круговую избавляет дефектоскоп от указанного недостатка. Преобразователь поляризации осуще ствляет преобразование направленной на образец линейно поляризованной волны в круговую и обратное преобразование (т.е. круговой волны в ли-. нейно поляризованную) отраженной от контролируемого материала волны, В результате на образец падает волиа круговой поляризации, для которой ориентация трещины не имеет значения. При отражении такой волны от гладкой (без трещины) поверхности поляризация ее не изменяется. При обратном преобразовании на преобразователе поляризации она преобразуется в линейную, параллельную падающей. При наличии трепщны отраженная BOJma становится .эллиптически поляризованной, поэтому при обратном преобразовании появляется составляющая, ортогональная падающей; Устройство для обнаружения трещин работает следующим образом, Микроволновоеизлучение от СВЧ-генератора 1 через невзаимньш элемент 2и делитель 3 луча на основе поляриззпощей решетки поступает на преобразователь 4 поляризации. Делитель 3луча пропускает линейно поляризованную составляющую только одной а все остальное отражаориентации, попадает в согласованную нается и 8. Линейно поляризованная грузку прошедшая делитель 3, в преволна.

3

образователе А преобразуется в поляризованнук по кругу и антенной 5 направляется на поверхность контролируемого образца 9, Отраженная волна попадает в антенну 5 и через преобразователь 4 поляризации - на делитель 3 луча. Преобразователь 4 превращает падающую на него линейно поляризованную волну в поляризованную по кругу и осуществляет обратное преобразование отраженной волны. Наличие трещины на поверхности контролируемого материала изменяет поляризацию отраженной волны и превращает ее в поляризованную эллиптически. При прохождении через преобразователь 4 эллиптически поляризованная волна превращается также в эллиптически поляризованную, хотя и изменяет свои эллипсометрические параметры. В результате на делитель 3 приходит волна, имеющая отличную от нуля составляющую, ортогональную падающей. Эта ортогональная составляющая отражается делитепем

807654

3и поступает на детектор 6. Продетектированньп сигнал поступает на индикатор 7. Составляющая отраженной волны, параллеотьная падаюшей,

5 проходит через делитель 3 и поглощается в невзаимном элементе 2. При этом на детекторе 6 сигнал отсутствует. Таким образом, наличие трещины на поверхности образца приводит к 10 появлению составляющей ортогональной падающей в отраженной волне после прохождения ею преобразователя

4я, соответственно, наличию сигнала на детекторе 6. При этом вероятt5 ность обнаружения трещин увеличивается, так как на образец падает циркулярно поляризованная волна, величина изменения поляризации которой не зависит от ориентации трещин, а

0 определяется лишь размерами. Для линейно поляризованной волны трещины, ориентированные параллельно плоскости поляризации, дают наименьший сигнал, что Приводит к пропуску таких

5 дефектов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ТРЕЩИН, содержащее СВЧ-генератор, антенну, детектор, подключенный к индикатору, отличающееся тем, что, с целью повышения вероятности обнарз ения трещин, к выходу СВЧ-генератора последовательно подключены невзаимный элемент, делитель луча и преобразователь поляризации,выход которого соединен с антенной, при этом второе плечо делителя луча нагружено на согласованную нагрузку, а к третьему подключен вход детектора. (Л с 00 о Од сд