СВЧ-дефектоскоп Советский патент 1987 года по МПК G01N22/02 

Изобретение относится к технике СВЧ-дефектоскопии и может использоваться для неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов.

Цель изобретения - повьшение чувствительности и помехоустойчивости.

На чертеже приведена структурная электрическая схема СВЧ-дефектоско- па.

СВЧ-дефектоскоп содержит генератор 1, приемо-передающую антенну 2, волноводньй тройник 3, СВЧ-детектор 4, усилитель 5, индикатор 6, пер- вьй 7 и второй 8 подвижные коротко- замыкатели, циркулятор 9, двойной волноводный тройник 10, первый 11 и второй 12 СВЧ-модуляторы, модулирующий генератор 13, регулируемый фазовращатель 14, линейный детектор 15, а также вентиль 16.

СВЧ-дефектоскоп работает следующим образом.

СВЧ-колебания, промодулированные по амплитуде с частотой f., вьфа- батываются генератором 1, проходят вентиль 16, циркулятор 9 и поступают на согласующее устройство в виде двоного волноводного тройника 10 с СВЧ-модуляторами 11 и 12 и подвижными короткозамыкателями 7 и 8, а также регулируемого фазовращателя 14 Затем мощность СВЧ излучается в свободное пространство с помощью прие- мо-передающей антенны 2 и, отразив- шис5 от контролируемого образца 17, снова поступает в приемо-передающую антенну 2, проходит согласующее устройство - двойной волноводный трои- ник 10, СВЧ-модуляторы 11 и 12, подвижные короткозамыкатели 7 и 8, регулируемый фазовращатель 14, и достигает гщркулятора 9, который предназначен для разделения падающей и от- раженной волн и направляет последнюю в СВЧ-детектор 4. Продетектированный сигнал, несущий информацию о дефектах, усиливается в усилителе 5, де

тектируется по частоте f- в линейном

детекторе 15. В индикаторе 6 измеряются постоянная и переменная составляющие результирующего сигнала, которые связаны соответственно с фазовой и амплитудной характеристиками рассеяния от дефекта. Модулирующий генератор 13 предназначен для пpoтивo - фазного переключения СВЧ-модуляторов

5

5

0

0

11 и 12 с частотой F , причем f . Таким образом,- когда один СВЧ-моду- лятор (11 или 12) перекрывает СВЧ- тракт, другой в это время открыт, и наоборот.

Настройка СВЧ-дефектоскопа осуществляется следующим образом.

С помощью регулируемого фазовращателя 14 добиваются равенства, активной составляющей сопротивления в точке подключения двойного волноводного тройника 10 волновому сопротивлению линии, т.е. R 1. Затем подают на СВЧ-модуляторы 11 и 12 такие постоянные напряжения,что СВЧ-1 }одулятор 11 открыт,а СВЧ-модулятор 12 закрыт. Подвижным короткозамыкателем 7 изменяют реактивную составляющую сопротивления. После этого изменяют на- цряжения на управляющих входах СВЧ- модуляторов 11 и 12 так, что СВЧ модулятор 11 закрывается, а СВЧ модулятор 12 открывается. Подвижным короткозамыкателем 8 выводят входное сопротивление линии в другую точку, в которой реактивное сопротивление равно и противоположно по знаку реактивному сопротивлению в предыдущей точке.

Модули коэффициентов отражения в указанных точках одинаковы, различаются только их фазы. Поскольку СВЧ-детектор 4.не является фазочув- ствительным, переключение СВЧ-модуляторов 11 и 12 с частотой F не приводит к изменению сигнала на выходе- СВЧ-детектора 4. На линейный детектор 15 подается сигнал 1}„, частоты f с постоянной амплитудой, определяемой величиной начального коэффициента отражения. Индикатор 6 фиксирует наличие начального постоянного напряжения и отсутствие переменной составляющей частоты F.

Предположим, что в зоне действия приемо-передающей антенны 2 появился дефект, который вызвал изменение только модуля коэффициента отражения. При этом, поскольку регулируемый фазовращатель 14 и подвижные короткозамыкатели 7 и 8 не перестраиваются, модули коэффициентов отражения различны и на выходе СВЧ-детектора 4 появляется сигнал Un частоты f , про- модулированный ло амплитуде с частотой FQ . Глубина модуляции определяется удвоенным изменением коэффициента отражения. Сигнал ид. (сигнал на

8

31

выходе линейного детектора 15) имеет ту же постоянную составляющую, что и сигнал для бездефектного участка, и кроме того, переменную составляющую частоты FO, вызванную изменением модуля коэффициента отражения контролируемого образца 17,

Наличие дефекта в контролируемом образце 17 вызывает только изменение фазы отраженного сигнала. В этом случае оба коэффициента отражения увеличиваются -примерно на одну и ту же величину. Сигнал, поступающий на индикатор 6, по сравнению с сигналом UAO от бездефектного образца имеет увеличенную постоянную сос- тавлянщую и лишь небольшую переменную составляющую с частотой F.

Таким образом, изменение постоян- ной составлякяцей сигнала на выходе линейного детектора 15 говорит о наличии дефекта, влияющего на фазу коэффициента отражения, переменная составлякяцая частоты F вызьшается дефектом, влияклцим на модуль отраженного сигнала. Это позволяет в некоторых случаях проводить идентификацию типов дефектов. Например, при обнаружении трещин в диэлектрических ело- ях с меняющейся толщиной можно так подобрать частоту СВЧ-генератора, что изменение толщины в небольших пределах влияет только на фазу коэффициента отражения, в то время как трещина - дефект, влияющий в основном на его- модуль. Кроме того, возрастает надежность регистрации дефектов

Редактор И.Николайчук Заказ 7258/41

Составитель Р.Кузнецова

Техред Л.Сердюкова Корректор А, Ильин

Тираж 776Подписное

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

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

4

шумок, поскольку реигенне о дефекта принимается на осноие двух сигналов.

ула изобретения

СВЧ-дефектоскоп, содержащий генератор, приемо-передающую антенну, двойной волноводный тройник, последовательно соединенные СВЧ-детектор и усилитель, индикатор и первый подвижный короткозамыкатель, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и помехоустойчивости, введены циркулятор, к первому плечу которого подключен генератор, второе плечо соединено с первым боковым плечом двойного волно- водного тройника, а третье - с входом СВЧ-детектора, линейный , включенный между выходом усилителя- и входом индикатора, первый и второй СВЧ-модуляторы, подсоединенные соответственно к Е и И плечам двойного волноводного тройника, регулируемый фазовращатель, включенный между выходом второго бокового плеча двойного волноводного тройника и входом приемо-передающей антенны, второй подвижный короткозамыкатель, включенный на выходе первого СВЧ-модулятора, при этом первый подвижный короткозамыкатель включен на выходе второго СВЧ- модулятора, а управляющие входы первого и второго СВЧ-модуляторов соединены соответственно с противофазными выходами введенного модулирующего генератора.