Устройство для измерения толщины диэлектрических покрытий металлов Советский патент 1989 года по МПК G01R27/26 

/2

315

Изобретение относится к иэмерител пой технике и может быть использовано к авиационной и радиотехнической промышленности для неразрушающего контроля толщины диэлектрических покрытий металлов, например, лакокрасочных нокрыти металлических изделий. .

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для измерения толщины ди )Лсктричес- ких покрытий металлов. ,

Устройство содержит источник 1 излучения, первый 2 и второй 3 волно водно-лучевые переходы, уголковый СВЧ-переход А, образованный двумя отрезками линии передачи СВЧ-детек- тор 5 излучения, селективный усилитель 6, экстрематор 7, блок 8 выборки и хранения напряжения, делитель 9 напряжений, индикатор 10 и блок II управления частотой.

Устройство работает следующим образом.

Линейно-поляризованные амплитуд- но-модулированные СВЧ-колебания переменной частоты от источника 1 излучений направляются в первый гзолноводно-л евой переход 2, в котором преобразуются в основной тип волны попого диэлектрического луче- вода, причем источник 1 излучения и во,т1новодно-лучеоой переход 2 уста- .аипаются образом, что плоскость пс ляризации СБЧ-волны составляет 45 с плоскостью падения. После волноводно-лучевого перехода 2 СВЧ- волна направляется в СВЧ-переход А, который устанавливаете на исслсг/ .уе- мое диэ.пектр1-гческое покрытие 12 металла. Отраженная от диэлектрччес- кого покрытиг: металла СВЧ-волиа, в общем с .лучае эллиптической поляризации, поступазт во второй волновод- но-лучевой переход 3, где преобразуется в осношюй тип волны металлического волновода и детектируется СВЧ-детектором 5. Второй волноводно- лучевой переход 3 повернут относително плоскости паде шя на угол - и обеспечивает прирм составляюшей эллиптически поляризованной СВЧ-вол- ны, интенсивность которой пропорцио- иальна малой оси эллипса по.тяриза- ции, Продетектированный сигнал тгосту

5

87

5

0,

0 1Q 0

4

тает на селек1 И ный усилитель 6 , где ус;.;1иваотси и подается одновременно на Bxn;i экст;)ем;п ора 7 и блока 8 выборки и хранения напряженип. При изменеини частоты СВЧ-колебаний изменяется величина продетектирован- ного сигнала и в соответствии с сигналами экстрематора 7 и блока 11 управления частотой, поступающими соответственно на и второй входы блока 8 выборки и хранения напряжения, последняя выделяет и запоминает напряжения соответствующие значению сигнала на фиксированной частоте f,. и его минима,г1ьному значению за время изменения частоты. Указанные сигналы поступают на входы делителя 9 напряжений, где осуществляется их деление.

Результирующий сигнал индицируется индикатором 10. Этот сигнал пропорционален отношению напряжений, соответствующих эллиптичности отраженной СВЧ-волны (tg) и отношению амплитуд Р- и 5-компо ент падающей СВЧ-волны (.). Справедливость этого ут верждени) связана с тем, гго поляризационные параметры отраженной ГВЧ- волны, измеренные на частоте, соответствующей минимуму кроссполяриза- ционной составляющей отраженной СВЧ- волны, совпадают с поляризационными характеристиками падающей СВЧ-волны. Толщина диэлектрического покрытия металл;. зависит от указанного отно- тчення напряжений следующим образом:

л -Л- .cosLP:. tglrn

2И1, l-nVn| ., tgVnoA

где Л - длина СВЧ-волны в свободном

пространстве;

р. и п,- у,иэлект1зические постоянные воздуха и диэлектрического покрытия металла соответственно;

ЦТ, --угол паден-ня СВЧ-волны. Таким образом, определяемая величина с1 может быть либо вычислена по измеренному отношению tgA /tgt,„д в соответствии с выражением (1), либо определена по показаниям заранее откапиброванкого индикатора.

Положительный эффект достигается за счет Toi o, что в предлагаемом техническом решении измерено отношение tej/tgc ; г|ад (Соответственно реальному значению tgi в общем случае отличному от 1, При определеНИИ величины d с помощью иэпестного устройства измерение tg)f/tg(.f невозможно, ввиду чего предполагалось -ёО пл, чбт неточности установки плоскости поляризации относительно плоскости падения дгл падаюте ; ГВЧ- волиы позволяет повысить точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины диэлектрических покрытий металлов, содержащее блок управления частотой, первый выход которого соединен с источником излучения, выход которого соединен с первым волноводно-лучевым переходом, второй волноводно-лученой переход, оси симметрии которых пересекаются под углом 90 , при этом плоскость поляризации в первом солно водно-лучевом переходе составляет угол 45 с плоскостью падения, а плоскость поляризации во втором волноводно-лучевом переходе состаьпяст

, г о

угол-4Ь с плоскостьп падения, причем оба волноводно-лучевых перехода связаны оптически друг с другом по- средстном исследуемого диэлектрического покрытия металла, при этом выход

5

0

5

0

второго волноводно-лучевого перехода соединен последовательно с СВЧ-детек- тором и селективным усилителем, выход которого соединен с первым входом блока выборки и хранения напр шения, выходы которого соединены с первым и вторым входами делителя напряжений, выход которого соединен г, входом индикатора, отличающееся тем, что, с пелью повышения точности измерения, дополнительно введен уголковыг переход, входы которого соединены соосно с первым и вторым волноводно-лучевыми переходами соответственно, уголковый переход образован двумя отрезками линии передачи, входы которых являются входами уголкового перехода, и отражателем, л качестве которого используется исследуемое диэлектрическое покры- установленное под

линии

передачи, введен экстрематор, вход которого соединен с выходом селективного усилителя, а выход - с вторым входом блока выбор1си и хранения напряжений, третий вход которого соединен с вторьгм выходом блока управления частот.

тис металла,

45 к осям cим 1eтpии отрезков

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит источник 1 излучения, волноводно-лучевые переходы 2 и 3, уголковый СВЧ-переход 4, образованный двумя отрезками линии передачи и отражателем, в качестве которого используется исследуемое диэлектрическое покрытие 12 металла, СВЧ-детектор 5 излучения, селективный усилитель 6, экстрематор 7, блок 8 выборки и хранения напряжения, делитель 9 напряжения, индикатор 10 и блок 11 управления частотой. Точность измерения толщины диэлектрических покрытий металлов достигается за счет обеспечения учета неточности установки плоскости поляризации относительно плоскости падения для падающей СВЧ-волны. 1 ил.