Диэлькометрический первичный преобразователь Советский патент 1986 года по МПК G01R27/26 

1

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля глубинных физических характеристик и параметров неметаллических композитных или керамических изделий, имеющих определенную гладкую поверхность зоны контроля с односторонним доступом.

Цель изобретения - повышение точности результатов контроля.

На фиг.1 дано конструктивное расположение отдельных элементов диэль- кометрического первичного преобразователя; на фиг.2 - схема замещения диэлькометрического первичного преобразователя и ее соединение с депью возбуждения и выходным формирователем временного интервала; на фиг.З и 4 - схемы формирователя временного интервала .

Диэлькометрический первичный преобразователь состоит из диэлектрической подложки 1 с расположенным в центрее ее высокопотенциальным электродом 2, низкопотендиапьного электрода 3, выполненного в виде совокупности ленточных компланарных электродов свернутых в многооб- кодовый контур от центральной части подложки, охранного электрода 4 маг- нитодиэлектрического ярма 5, трансформатора связи 6, подводящего отрезка коаксиальной линии 7 с цепью развязки 8, отводящего отрезка коаксиальной линии 9, сшерадионного усилителя 10 и формирователя временного интервала 11. Формирователь временного интервала (фиг.З) состоит из входного трансформатора 12 и транзисторов 13, сглажив ающего фильтра 14 и RS-триггера формирователя 15. .Формирователь временного интервала по схеме на фиг.4 состоит из входного транзистора 13, RS-триггера-фор- мирователя 15, триггеров 16 со счетным входом и элемента И-НЕ 17.

Ленточные электроды 2, 3 и 4 изготавливаются путем вакуумного иа- пьшения на пластинах поликора или ситалла с последующим нанесением защитного изоляционного покрытия. Лен- точньш электрод 3 своей периферийной частью и ленточный электрод 4 соединяются посредством проводников с первичной обмоткой высокочастотного трансформатора связи 6, расположенного на магнитодиэлектрическом ярме 5, которое покрывает ленточный электрод 3. Вторичная обмотка транс12379952

форматора связи 6 соединена с входом операционного усилителя 10 посредством отрезка коаксиальной линии 9, а выход операционного усилителя 10

5 соединен с входом формирователя временного интервала 1 1 .

Бысокопотенциальный электрод 3 соединен с центральным проводником коаксиальной линии 7, а его оболоч 0 ка с электродом 4 и общим корпусом.

Указанной коаксиальной линией через цель развязки 8 осуществляется подвод импульсного напряжения от внешнего источника к диэлектричес55 кому, первичному преобразователю. Маг- нитодиэлектрическое ярмо 5, диэлектрическая подложка 1 и трансформатор связи 6 путем клеевого соединения образуют единое целое.

20 Диэлькометрический первичный преобразователь работает следующим образом.

30

40

К высокопотенциальному электроду J, 2 через цепь развязки 8, предназначенную для увеличения направленности потока энергии от источника возбзшде- ния к выходу первичного преобразователя, по отрезку коаксиальной линии 7 подводится импульс напряжения, на- например положительный. Поток электрического поля с высокопотенциального электрода 2 проходит через зону контроля, замыкаясь на низкопотенци- .альном электроде 3, представляющем 3- собой многообходовый контур, развернутый от центральной части подложки к периферийной ее части. На этом контуре возникает линейный квазистационарный заряд, распределенный по это- 1-гу контуру. Мгновенное выравнивание этого заряда и соответственно потенциала отдельных точек контура невозможно, так как контур представляет из себя элемент полосковой длинной линии с определенной индуктивностью на единицу длины полосковой линии. Величина этой индуктивности зависит от числа проводников, приходящихся на единицу линейного размера, характеризующего ширину низкопотенциаль- кого электрода 3 и электрофизических свойств О-образного магнитодиэлек- трического ярма 5.

Начальное распределение заряда на контуре зависит только от глубинных характеристик распределения вещества по зоне контроля. Следовательно, динамика переходного процесса в указан45

50

55

К высокопотенциальному электроду 2 через цепь развязки 8, предназначенную для увеличения направленности потока энергии от источника возбзшде- ния к выходу первичного преобразователя, по отрезку коаксиальной линии 7 подводится импульс напряжения, на- например положительный. Поток электрического поля с высокопотенциального электрода 2 проходит через зону контроля, замыкаясь на низкопотенци- .альном электроде 3, представляющем собой многообходовый контур, развернутый от центральной части подложки к периферийной ее части. На этом контуре возникает линейный квазистационарный заряд, распределенный по это- 1-гу контуру. Мгновенное выравнивание этого заряда и соответственно потенциала отдельных точек контура невозможно, так как контур представляет из себя элемент полосковой длинной линии с определенной индуктивностью на единицу длины полосковой линии. Величина этой индуктивности зависит от числа проводников, приходящихся на единицу линейного размера, характеризующего ширину низкопотенциаль- кого электрода 3 и электрофизических свойств О-образного магнитодиэлек- трического ярма 5.

Начальное распределение заряда на контуре зависит только от глубинных характеристик распределения вещества по зоне контроля. Следовательно, динамика переходного процесса в указан

ной полосковой линии однозначно определяется этим распределением. При достаточно коротком импульсе возбуждения, подаваемого на электрод 2, переходной процесс последействия импульса наблюдается в виде мгновенных напряжений, возникающих в конце полосковой линии, которые передаются с помощью высокочастотного трансформатора связи 6 по отрезку коаксиальной линии 9 па вход операционного усилителя 10, В связи с относительно высоким значением добротности полосковой линии,в последней устанавливается процесс свободноза- тухающих колебаний, причем интегральные параметры, такие как частота СО , коэффициент затухания о этих ко- лебаний, функционально зависят от электрических свойств объекта контроля и глубинных характеристик рас - пределения вещества по зоне контроля Эти свободнозатухающие колебания усиливаются операционным усилителем 10 и с его выхода подаются на вход формирователя временного интервала 1I.

Рассмотрим необходимость выполнения низкопотенциальиого электрода 3 в виде элемента полосковой линии. Это обеспечивает следующий эффект. При подаче импульса возбз ждения на высокопотенциальньш электрод 2 поток электрического поля с этого электрода на низкопотенциальный 3 расчленяется на части, число которых определяется числом активных проводников по ширине электрода. При этом электрическое поле на второй проводник огибает поток, который замыкается на ближайший к высокопотенциальному первый проводник. Это положение остается таким же и для остальных по токораспределений для других актив- ных проводников низкопотенциального .электрода 3. Эти проводники во время процесса разнопотенциальны, этим достигается необходимый эффект выравнивания потока электрического поля

0

S

0

5

0

5

0

5

ПО зоне контроля. Степень разнопотен- циальности проводников тем выше, чем больше индуктивность на единицу длины полосковой линии, для увеличения этой индуктивности на проводники чиз- копотенциального электрода 3 устанавливается плоское 0-образное ярмо из магнитодиэлектрика с большой магнитной проницаемостью, но малой электропроводностью, которая исключает эффект выравнивания потока электрического поля на собственно О-об- разном ярме. Наличие 0-образного ярма локализует энергию электромагнитного поля в зоне пространства, которое прилегает только к рабочей поверхности.

Форму л а изобретения.

Диэлькометрический первичный преобразователь, содержащий компланарные .низкопотенциальные электроды, расположенные симметрично на общей диэлектрической подложке относительно центрального высокопотенциального электрода, операционный усилитель и формирователь временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов контроля, в него введены высокочастотный трансформатор связи и плоское 0-образное магнитодиэлектрическое ярмо, накрывающее зону расположения низкопотенциального электрода, выполненного в виде совокупности ленточных компланарных электродов, свернутых в многообходовый контур от центральной части подложки и соединенного в периферийной части с низкопотенциальным электродом нулевого потенциала посредством первичной обмотки высокочастотного трансформатора связи, вторичная обмотка которого .отрезком коаксиальной линии соединена с входом олерационног о усилителя, а его выход - с формирователем временного интервала из мгновенньпс значений затухающих колебаний.

егг4. |У |Г4. |Г4 ггт. и rU TUrU ти т TL.J TL.J L-J UpJ L-jJ ii4 -iД

.

t t

фиг.З

Г7г

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля глубинных физических характеристик и параметров неметаллических композиционных или керамических изделий, имеющих гладкую поверхность зоны контроля с односторонним доступом. Цель изоб-, ретения - повьшение точности результатов контроля. К. высокопотенциальному электроду (ВЭ) 2 через цепь развязки 8, по отрезку коаксиальной линии 9, подводится импульс напряжения . Поток электрического поля с ВЭ 2 через зону контроля замыкается на низкопотенциальном электроде (НЭ) 3. В связи с тем, что мгновенное выравнивание заряда и потенциала на НЭ 3 невозможно, переходный процесс последствия импульса наблюдается в виде мгновенных напряжений, возникающих в конце НЭ 3. В НЭ 3 устанавливается процесс свободноза- тухающих колебаний, поступающие на формирователь временного интервала 11. 0-образное ярмо 5 локализует энергию электромагнитного поля в зоне пространства, которое прилегает только к рабочей поверхности. Вьшол- нение НЭ 3 в виде совокупности ленточных компланарных электродов, свернутых в многообходовый контур от центральной части подложки 1 и соединенных в периферийной части с НЭ 3 нулевого потенциала, способствует достижению поставленной цели. 4 ил.. с $ (Л го со со со ел л«./

Редактор В.Ковтун

Составитель В.Стукан

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 3284/А5 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.., д. 4/5

--«ta.1-. - - -« - ---- - i.

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

-J

сриг.4