Способ контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемостью и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для бесконтактного неразрушающего контроля материалов с близким к единице значением относительной диэлектрической проницаемости.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности контроля.

На чертеже приведена электричес- кая функциональная схема устройства для контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемостью.

Устройство для контроля анизотро- ПИИ материалов с малой диэлектрической проницаемостью содержит СВЧ-генератор 1, первый вращатель 2 плоскости поля риз а1.1;ии, делитель 3 элект-. ромагнитной волны на две ортогональ- но поляризованные составляющие, первый и второй преобразователи 4 и 5 линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации, сумматор 6 двух ортогонально поляризованных составля- ющих, выполненный в виде поляризационной решетки, второй вращатель 7 плоскости поляризации, анализатор 8, СВЧ- детектор 9, усилитель 10, блок 11 выборки и деления, экстрематор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, датчик 14 угла поворота, блок 15 обработки и контролируемый материал 16

Устройство работает следующим образом,

СВЧ-колебания, генерируемые СВЧ- генератором 1 , через первый враи1атель 2 плоскости поляризации поступают в делитель 3 СВЧ-волны на две ортогонально поляризованные составляющие, С помощью вращателя 2 плоскости поляризации устанавливают плоскость поляризации электромагнитной волны под углом 45° к направлению проволочек поляризационной проволочной решетки делителя 3, С помощью делителя 3 разделяют линейно поляризованную электромагнитную волну на две ортогонально поляризованные составляющие, которые поступают соответственно на пер- зый 4 и второй 5 преобразователи линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации. Одну из них пропускают через кпнтролируемьй материал, а другую используют в качестве опорной. С помощью сумматора 6 с частотой FO выделяют из каждой из них линейно поляризованные составляющие, ортогональные друг к другу, и суммируют их в одном канале. Полученную на выходе сумматора 6 волну эллиптической поляризации анализируют путем вращения эллипса ее поляризации с частотой с помощью второго вра щателя 7 плоскости поляризации и преобразователя 8 волны в линейно поляризованную в анализаторе. После детектирования с помощью СВЧ-детектора 9 сигнал усиливается усилителем 10 и поступает на вход блока 11 выборки и деления, с помощью которого вычисляют отношение минимального значения сигнала к максимальному, определяя значение коэффициента эллиптичности в данный момент времени, поскольку анализатор 8 поляризации при вращении эллипса вращателем 7 при минимальном сигнале выделяет малую ось эллипса, а при максимальном - большую. Коэффициент эллиптичности с помощью аналого-цифрового преобразователя 13 преобразуются в цифровой код и поступает на блок 15 обработки.

Путем вращения с частотой FQ ,поляризационной рещетки сумматора 6 из электромагнитной волны эллиптической поляризации, прошедшей через кон- тролируемьй материал, выделяют линейно поляризованные составляющие, амплитуда и фаза которых зависят от ориентации оси анизотропии контролируемого материала и плоскости поляризации выделяемой составляющей СВЧ волны, а также степени анизотропии материала. Экстремальные значения коэффициента эллиптичности суммарной СВЧ- волны, полученной путем смешивания составляющих измерительного и опорного каналов, определяемые с помощью блока 15 обработки, характеризуют степень анизотропии контролируемого материала, которая определяется согт- ношением

tgf() п 11. iL

I UMUK К ЭЛ4.

-г

17Щ(и

К. Кзм - коэффициенты эллиптичности суммарной электромагнитной волны для случаев, когда анализируемая составляющая СВЧ- волны измерительного канала параллельна первой и второй главным осям анизотропии; ,

avkc MUU

t.

е„

d экстремгшьные значения выходного сигнала; главные значения диэлектрической проницаемое- t ти;

длина волны; толщина материала.

Формула изобретения 10

1. Способ контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемостью, основанный на облуче л и 6 о ci - толщина контролируемого материала; главные значения диэлектрической проницаемости,

2, Устройство для контроля анизотропии материалов с малой диэлектрической проницаемостью, содержащее последовательно соединенные СВЧ-гене ратор и первый вращатель плоскости поляризации, последовательно соединенные второй вращатель плоскости поляризации, анализатор, СВЧ-детек

Изобретение относится к технике измерений. Целью изобретения является повьпяение чувствительности и точности контроля. Сущность изобретения заключается в формировании двух электромагнитных волн круговой поляризации, одна из которых является измерительной, а другая - опорной. Выделяют из опорной из прошедшей через контролируемый ма териал измерительной электромагнитной волн с частотой FO взаимно ортогонально поляризованные составляющие и суммируют их. По отношению экстремальных значений выходного сигнала на частоте FO судят о величине анизотропии .материала. Для достижения цели в устройство введены делитель 3 электромагнитной волны на две ортогонально поляризованные составляющие, два преобразователя 4 и 5 линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации, сумматор 6 g двух ортогонально поляризованных составляющих, выполненный в виде поляризованной решетки, блок I1 выборки и деления, экстрематор 12 и АЦП 13. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. СЛ

нии контролируемого материала измери- 15 тор и усилитель, связанный с первым

тельной электромагнитной волной круговой поляризации, вращении плоскости поляризации электромагнитной волны с частотой fo, преобразовании ее в линейно поляризованную волну и измерении отношения экстремальных значений выходного низкочастотного сигнала на частоте , по которым судят о величине анизотропии, отличающий ся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, формируют линейно поляризованную электромагнитную волну, разделяют ее на две электромагнитные волны с ортогональными составляющими каждую из которых преобразуют в электромагнитную волну круговой поляризации, одна из которых является измерительной, а другая - опорной, выделяют из опорной и прошедшей через контролируемый материал измерительной электромагнитной волн с частотой Р взаимно ортогонально поляризованные составляющие и суммируют их, вращение плоскости поляризации с частотой fe осуществляют у суммарной электромагнитной волны, а о степени анизотропии диэлектрической проницаемости судят по величине

пtg(f -1)

п s -

(Nf,-l)

где и,с,(,,и„,ц - экстремальные значения выходного сигнала на частоте FO; J - длина волны;

ВИНИЛИ Заказ 4847/40 Тираж 847

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

входом блока обработки, датчик угла поворота, блок обработки, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности и точности контроля, дополнительно введены последовательно соединенные делитель электромагнитной волны на две ортогонально поляризованные составляющие, вход которого соединен с выходом первого вращателя плоскости поляризации, первый преобразователь линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации и сумматор, выход которого соединен с вторым вра ш;ателем плоскости поляризации, второй преобразователь линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации-, вход которого соединен с вторым выходом делителя электромагнитной волны на две ортогонально поляризованные составляющие, а выход - с вторым входом сумматора, последовательно соединенные блок выборки и деления, вход которого соединен с выходом усилителя, и

аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с вторым входом блока обработки, экстрематор, вход которого соединен с выходом усилителя, а вькод.- с вторым входом

блока выборки и деления, причем матор выполнен в виде поляризационной решетки, установленной на механизме вращения, который связан с датчиком угла поворота, а контролируемый материал помещен между первым преобразователем линейно поляризованной волны в волну круговой поляризации и сумматором.

Подписное