Устройство для фотографирования в электромагнитных полях высокой напряженности Советский патент 1987 года по МПК G03B41/00 

Изобретение относится к специальным методам фотографирования, в частности к устройствам цля фотографирования в электромагнитных полях высокой напряженности.

Цепь изобретения -- повышение качества злектроразрядных изображений,

На фиг,1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг,2 - ,расчетная зависимость растяжения упругой оболочки от действия внутреннего избыточного давления; на фиг,3 - расчетная зависимость толщины оболочки от координаты на ее поверхности,

Устройство содержит обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде диэлектрической эластичной оболочки 1 с монотонно изменяющейся толщиной. Оболочка прикреплена тонким краем к жесткому прозрачному диэлектрическому дну в форме диска 2 и заполнен электропроводящей жидкостью 3, Обкладка разрядного конденсатора расположена на регистрирующем материале 4, размещенном с зазором на поверхности объекта 5, имеющего с обратной стороны электрод 6, соединенный с выходом источника 7 высокого напряжения, а электропроводящая жидкость 3 находится под давлением, создаваемым поршнем 8, размещенным на штоке 9 и связанным с измерительной системой 10, с которой через ФЭУ соединены наружные 11 и внутренние 12 световоды. Горловина оболочки 1 жестко закреплена с помощью штока 9 на фиксированном расстоянии от диска 2. Шток 9 вьтолнен из проводящего материала и заземлен.

Устройство работает следующим образом,

В процессе фотографирования обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде диэлектрической эластичной оболочки 1 с монотонно изменяющейся толщиной, прикрепленную тонким краем к жесткому прозрачному диэлектрическому диску 2, заполненную электропроводящей жидкостью 3 и снабженную наружными 11 и внутренними 12 световодами и поршнем 8, размещают на регистрирующем материале 4 который расположен на поверхности объекта 5, с обратной сто)онь которого размещен электрод 6, соединенный с -выходом источника 7 высокого напряже- -НИЯ-, После подключения источника 7 высокого напряжения регулировкой его

O

5

0

5

0

5

0

5

0

5

выхода добиваются зажигания гося разряда в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4, Интенсивность свечения должна быть достаточной для образования на фотоматериале равномерного (в центральной части) почернения средней плотности для бездефектной полированной поверхности объекта 5, В процессе подбора режима работы устройства вместо регистрирующего материала 4, если он непрозрачен, лучше использовать такой же неэкспонированный проявленный, т,е, прозрачный, материал, а об интенсивности разряда в зазоре между материалом. 4 и объектом 5 можно судить как визуально, так и по току ФЭУ внутренних световодов 12, так же как об интенсивности разряда между оболочкой t и материалом 4 (т,е, по периферии жесткого диэлектрического диска 2) - по току ФЭУ наружных световодов 11, причем в этом случае интенсивности разрядов в центральной части диска 2 и по его периферии легко поддаются сравнению с помощьк измерительной системы 10о Затем, меняя давление электропроводящей жидкости 3 с помощью поршня 8, добиваются минимального отношения токов ФЭУ от наружных 11 и внутренних 12 световодов, При этом форма оболочки 1 изменяется и при приближении ее к форме Роговского ток ФЭУ наружных световодов 11 убывает независимо от изменений приложенного напряжения. Получерное таким образом давление электропроводящей жидкости 3 (т.е. положение поршня 8 на штоке 9) фиксируют и проводят фотографирование поверхности объекта 5 (и других плоских объектов) на регистрирующий материал 4,

Такое конструктивное решение позволяет наиболее эффективно устранять существенную неоднородность электри- г еского поля на границе отображаемой областИ| эта неоднородность определяется, в основном, геометрией контактирующей поверхности эластичной оболочки 1, а также зависит от толщины и диэлектрической проницаемости регистрирующего материала 4 и объекта 5 контроля, Повьшхение однородности поля у краев достигается :тем, что при изменении давления электропроводящей жидкости 3 (в некотором интерв;1ле) диэлектрическая

эластичная оболочка I приобретает приблизительно форму Роговского, т.е для любого давления в этом интервале можно найти такую величину зазора между эластичной оболочкой 1 и ниж- ним электродом 6 (или проводящим объектом 5) с учетом проницаемости диэлектрика в зазоре, что форма оболочки 1 при этом давлении примерно соответствует форме Роговского для такого зазора (как известно, форма электрода, обеспечивающего невозрастание напряженности поля к краям, т.е. форма Роговского, определяется величиной зазора и его диэлектричес- кой проницаемостью). Для этого толщина оболочки должна уменьщаться при приближении к жесткому диэлектрическому диску 2, так как для формы Роговского характерно быстрое уменьше- ние радиусов кривизны при приближении к дну. С помощью элементарного расчета можно приближенно найти, как именно должна изменяться толщина обо лочки 1, чтобы при разных давлениях оболочка 1 принимала форму Роговского для разных величин зазора между оболочкой и плоскостью объектом).

Рассматривая растяжение упругой оболочки под действием внутреннего избыточного давления Р и считая деформации малыми (так что справедлив закон Гука), а напряжения одинаковыми по всей оболочке (что эквивалентно требованию минимума поверхностной энергии деформации), легко найти, что при Р const толщина d и кривизна поверхности k в данной точке (х, у) связаны соотношением

1/d-k (1 -- у) , (1)

где обозначает дифференцирование по х;

У у(х) задает установившуюся форму оболочки (для простоты рассматриваем сечение у(х) поверхности цилиндрической, формы с образующей по оси OZ; фиг,2).

Видно, что для кругового цилиндра X + у г, d const,как и должно быть. Чтобы оболочка в растянутом состоянии имела форму Роговского (фиг. 2)

у 1/Ь ехр(Ьх) + 7Г/2Ь, (2)

где Ъ /h;

h/2 - зазор между оболочкой и, плоскостью, очевидно, должно быть

d C(l+exp(2bx)) Vexp(bx),

С ,6.(3)

Нас интересует зависимость d от координаты вдоль оболочки. Легко найг-1 ,

ти связь координаты с. (в нерастянутом состоянии) с с:, (в растянутом) :

S (1+Рб/У- P/YbC)S, (4)

где Y - модуль Юнга;

6 - коэффициент Пуассона;

.2- 0,5, Z ехр (Ьх) ,(5)

где k ЯГ 1 ,2, Тогда

bS

k. 0,5 -ГГр7у-(б:Г7ьс

Если при измнении b (т.е. зазора) будет изменяться так, что

. ЬС

l+P/Y(u-l/bc

- ,

const.

(7)

то оболочка с заданной зависимостью

d(S )((3)-(6)) принимает форму Роговского с новым Ъ и преобразованным масщтабом. Из (7) легко найти

А - t Р . ,

(8)

где t 1/bC ( H/MM%6 0,5).

Очевидно, величина А определяет связь деформации оболочки с величиной зазора и минимальной толщиной.

Действительно,

д l-(P/Y)(l/bC - ) А / ГП

- -.- Jni-.-.

ЬС

Например, если при 300%-ном растяжении ( S / 0,25) Р 0,15 Н/мм или примерно 1,5 атм, то l/bC«5,5 и А Si 1 ,38; Р О при 1/.ЬС А 2 1 ,38, ,73 / С-4-10 мм при С 2 X X . Для нас вполне достаточно взять А жЗ и С1 9 ,4 1 (при С ч; 0,02 мм, 0,05 мм). Тогда, например, для 0,1 мм оказывается Р, ft 2, (-0,23 атм) и

(SyE), г 0,938, a для (г я 0,19 мм Pg«9,09 10 -Н/мм ( атм) и (НУ )г ж 0,545. При этом, если в

некотором диапазоне Ь сЗ

d/C D(bS), D - const . (9)

, 2«0,02 3,08 i.5 ,63 ,963 S ,ОЗЕЮ,938 S , dgS: CDbjS-O.OZ 3,089,09 S 0,560 .ОЗЕ 0,545 S .

В рассмотренном примере толщина d уменьшается от 0,5 мм до 0,05 мм на расстоянии 0,5 мм. При А 10 такое же уменьше.ние толщины происхо- дит на длине 1,6 мм при следующем соответствии зазоров и давлений: к 0,35 мм, Р, 8,66-1СГ н/мм% (Jj А, о, 63 мм, у 2556-10 H/мм и т.д. При увеличении минимальной толщины оболочки d(T.e. увеличения С) зазор i увеличиваемся во столько же раз при прежнем давлении.

Предлагаемое конструктивное решение позволяет свести до минимума фоновую подсветку, вызванную неоднородностью поля на краях разрядного объема. Необходимо отметить, что аналитический расчет формы электрода Ро- говского при наличии в зазоре диэлект рика невозможен, а численный - достаточно сложен. Изготовление металлического электрода такой формы для ма

лых зазоров представляет большие тех нические трудности из-за быстрого из

(фиг.З), и так как в S /bS то

d D S /A,

где D я;3,08; D/A t 1 ,027. Например, при , мм

15

20

25

30

35

менения радиусов скругления и их малости.

Ф о- р м у л а и 3 о б р е т е н и я

Устройство для фотографирования в электромагнитных полях высокой напряженности, содержащее источник высокого напряжения, обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде эластичной диэлектрической оболочки, укрепленной на жестком диэлектричес - ком диске и заполненной токопроводя- щей жидкостью, отличающе е- с я .тем, что, с целью повышения качества изображения, оно содержит насос, наружный и внутренний световоды, на выходах которых установлены фотоэлектронные умножители, соединеннь1е с устройством измерения сигналов .с фотоумножителей, а эластичная оболочка имеет толщину, монотонно уменьшающуюся в направлении диска, который вьшолнен из прозрачного материала,

Изобретение может быть использовано для неразрушающего контроля материалов и изделий и позволяет повысить качество электроразрядных изображений. Устройство содержит источник 7 высокого напряжения и обкладку разрядного конденсатора, выполненную в виде эластичной диэлектрической оболочки 1, укрепденной на жестком диэлектрическом диске 2 и заполненной токопроводящей жидкостью 3. Толщина эластичной оболочки 1 монотонно уменьшается в направлении к диску 2, вьшолненному прозрачным. В процессе фотографирования в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4 производят зажигание светящегося разряда с интенсивностью, обеспечивающей получение на фотоматериале равномерного почернения. Об интенсивности разрядов в зазоре между объектом 5 и фотоматериалом 4, а также между оболочкой 1 и фотоматериалом 4 судят по току ФЭУ соответственно внутренних 12 и наружных 11 световодов. Изменением с помощью поршня 8 давления токопроводящей жидкости 3 добиваются минимального отношения этих токов ФЭУ в измерительном устройстве 10 и фотографируют поверхность объекта 5 на фотоматериал 4. 3 ил. 1 (Л 3 f7- со 1C Ni

ff

фиё.2

Редактор A%0rap

Составитель Ю.Иванов Техред Л.Сердюкова

Заказ 2964/51Тираж 420Подписное

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

Корректор И.Муска