Способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N27/24 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля материалов и изделий путем исследования характеристик газового разряда в электрическом поле высокой напряженности и может быть использовано для решения широкого класса задач дефектоскопии в различных областях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

На фиг.1 и 2 - приведена блок-схема устройства, реализующего способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов; на фиг,2 - кривая зависимости характерного размера полости дефекта от времени затухания газового разряда в ней.

Способ реализуется в следующей последовательности.

На исследуемый образец с двух сторон устанавливаются электроды, подсоединенные к импульсному источнику высокого напряжения, т.е. помещают исследуемый материал в электрическом поле. Амплитуда напряжения устанавливается такой, чтобы рабочая точка по напряженности находилась в области сильных полей (поле высокой напряженности), вызывающих ионизационный эффект в пространстве локальных неоднородностей. Один электрод имеет меньшую площадь, чем другой и выполнен с профилированной поверхностью, что позволяет сформиро-

сл ел

о

Јь

О

вать однородное электрическое поле в зоне исследования.

С одной стороны исследуемый плос кий диэлектрический образец облучают электромагнитным излучением и регистрируют параметры сигнала, про- ш дшего через образец. Электрическое ncjme вочзбуждают импульсным сигналом. смодулированный сигнал, прошедший ч«Ьрез образец, сравнивают с импульс HiJiM сигналом возбуждения электричес- кфго поля и по результатам совмест- Hi|rx измерений определяют параметры дефекта. Частоту следования импульсов изменяют от нижнего до верхнего значений, которые связаны с исследуе- MifiM размером дефекта.

I На фиг.2 приведена зависимость времени затухания газового разряда (ф) характерного размера дефекта (d), . протяженной координаты объема дефекта; С f(d). При частоте электрического поля F, превышающей з наче

ние для конкретного дефекта, с/

наблюдается эффект устойчивого снижения проводимости. Однако при

Р 4.возникает параметрическая

модуляция, которая является информативным признаком дефекта. Информация о дефекте выделяется в результате сравнения двух частотных сигналов,

Устройство содержит генератор 1 электромагнитных волн, излучатель 2, электроды 3 и 4, расположенные на поверхности исследуемого диэлектрического материала, приемник 5 и детектор 6 электромагнитного излуче™ , частотный детектор 7, источник 8 высокого импульсного напряжения, регистратор 9 и блок 10 перестройки частоты.

Между электродами 3 и 4, соединенными с источником 9 высокого импульсного напряжения, помещается исследуемый диэлектрический материал с дефектом. Излучатель 2, подключенный к генератору 1, и приемник 5 расположены на одном уоовне с одним из электродов 3 малого размера, выполненным профилированным с формой электрода Роговского у противоположных его сторон. Частота следования импульсов высокого напряжения задается блоком 10 перестройки частоты, первым выходом соединенным с входом источника

Q 5

0

5

0

5

Q 5

5

8высокого импульсного напряжения. Выход детектора 6 электромагнитного излучения соединен с, измерительным входом частотного детектора 7, на опорный вход которого подается сигнал с второго выхода блока 10 перестройки частоты. Входы регистратора

9соединены с выходом частотного детектора 7 и третьим выходом блока 10 перестройки частоты.

Устройство работает следующим образом.

Плоский диэлектрический материал помещают между электродами 3 и 4 с излучателем 2 и приемником 5 электромагнитного излучения. Частота генерации электромагнитного излучения выбирается таким образом, чтобы длина волны в материале не превышала удвоенной его толщины. Последнее условие следует из условий распространения электромагнитного излучения в волноводе, заполненном диэлектриком. При отсутствии дефекта в объеме диэлектрического материала на выходе детектора электромагнитного излучения 6 устанавливается постоянный уровень сигнала. Этот сигнал с выхода детектора 6 электромагнитного излучения поступает на измерительный вход частотного детектора 7, на опорный вход которого поступает переменный опорный сигнал с второго выхода блока 10 перестройки.частоты. Частота опорного сигнала равна частоте перестройки выходного напряжения на выходе источника 8 высокого импульсного напряжения. На выходе частотного детектора 7 сигнал в этом случае отсутствует, так как информационный сигнал постоянен.

Режим работы устройства при наличии дефекта. С выхода источника высокого импульсного напряжения на электроды 3 и 4 подается последовательность импульсов, амплитуда которых такова, что напряженность электрического поля в газовой полости дефекта превышает пробойное значение. Частота повторения импульсов задается блоком 10 перестройки частоты, В дефекте в виде замкнутой полости газ локализуется и проводимость его резко возрастает. Если время повторения импульсов высокого напряжения меньше, чем время рекомбинации заряженных частиц внутри полости дефекта и на его стенках (время чотуха51

ния газового разряда) , то в диэлектрическом материале постоянно су- ществует область высокой проводимости. В противном случае область высо кой проводимости (на дефекте) возникает в соответствии с частотой повто1 рения импульсов высокого напряжения.

Область высокой проводимости вызывает дополнительные потери электромагнитной энергии, следовательно, изменяется уровень сигнала электромагнитного излучения, принимаемого приемником 5. В первом случае (область высокой проводимости постоянно существует) на выходе детектора 6 уровень сигнала изменяется (по сравнению с бездефектной областью) , но остается постоянным и сигнал на выходе частного детектора 7 по-прежне- му отсутствует; во-втором - периодическое появление области высокой проводимости вызывает периодическое изменение уровня сигнала электромагнитного излучения на приемнике 5. i

Таким образом, на выходе детектора 6 электромагнитного излучения по- попвляется амплитудно-модулирован- ный сигнал с частотой, равной частоте следования ионизирующих полость дефекта импульсов высокого напряжения. В этом случае на выход частотного детектора подаются переменные сигналы одинаковой частоты и на его выходе появляется сигнал максимальной амплитуды. Этот сигнал поступает на первый вход регистратора 9 и разрешает запись значения частоты повторения импульсов высокого напряжения, поступающей на второй вход регистра-

04076

тора 9 с третьего выхода блока 10 перестройки частоты.

При наличии нескольких дефектов

различных размеров, формируя пачки импульсов высокого напряжения с различной частотой повторения (уменьшая частоту) , можно проводить селекцию дефектов по размерам с привлечеio нием предварительно полученной тари- ровочной кривой зависимости между размерами дефекта и временем (частотой) затухания газового разряда (фиг.2).

15 Формула изобретения

0

1.Способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов, заключающийся в том, что исследуемый материал помещают в электрическое поле, с одной стороны плоский образец облучают электромагнитным излучением и регистрируют параметры сигнала, прошедшего через образец, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, электрическое поле возбуждают импульсным сигналом, изменяют частоту следования импульсов от нижнего до верхнего значения, измеряют параметры импульсного сигнала и промодулированного сигнала электромагнитного излучения, прошедшего через образец, и определяют размеры дефекта по результатам совместных измерений.

2.Способ по п., отличающийся тем, что формируют однородное электрическое поле в исследуемом материале с помощью профилированного электрода, имеющего меньшую пло-. щадь, чем второй электрод.

5

0

5

0

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля диэлектрических материалов и изделий и может быть использовано для решения широкого класса задач дефектоскопии в самых различных областях народного хозяйства. Целью изобретения является повышение чувствительности. Исследуемый образец подвергают воздействию электромагнитного излучения и создают в нем одновременно импульсное электрическое поле с напряженностью, превышающей порог ионизации воздуха в микрообъемах. Регистрируют параметры импульсного сигнала (при варьировании частоты) и параметры модулированного электромагнитного сигнала, определяют размеры дефекта по результатам совместных измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ф#е.1

I

H

И

ч t

s §

&

ъш размер

$1/8.2

дефемта

d

-So-