Эллипсометрический способ дефектоскопии Советский патент 1992 года по МПК G01N25/72 

: Изобретение относится к контролю электропроводящих материалов и может быть использовано в машиностроительной, авиационной промышленности для обнаружения дефектов и определения их к ординат.,

Известен способ исследования л |кальной области неоднородного материала путем задания токов в точках ее границы 1.

Недостаток способа заключается в том, что он позволяет находить трлько направление распрострашения дефекта в материале.

Известно устройство для контроля степени анизотропии удельного электросопротивления листовых- электропроводных материалов, в котором создают электрическое поле токовыми и потенциальными зондами, расположенными попарно в четырех измерительных точках в вершинах квадрата на поверхности материала, с помощью которых определяют степень анизотропии анизотропного материала с известными главными направлениями анизотропии 2.

Недостаток способа, реализуемого в известном устройстве заключается в том, что с его помощью невозможно с высокой точностью определить координаты дефекта в материале, с его помощью можно определить только направление распространения дефекта.

Цель изобретения состоит в повышении точности определения координат дефекта. Поставленная цель достигается тем, что при аллипсометрическом способе дефектоскопии, заключающемся в создании электрического поля путем подачи постоянных токов и напряжений токовыми и потенциальными зондами в измерительные точки, располЬ Кенные на поверхности материала, подают одинаковые токи в четыре измерительные точки, расположённые в вершинах и середине гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а одинаковые напряжения подают в средние точки его катетов, измеряют относительно этих точек величины токов по направлениям катетов четырехтреугольников, образованных совокупностью измерительных точек, и находят координаты дефекта из системы уравнений у-у/° ( tg yi. .2,...,n, (1) где х,у - координаты дефекта, м; ),{о).у,(о) координаты средних точек катетов равнобедренного прямоугольного треугольника, м; (о) У(СЦ +ai,M,2, где а углы направлений на дефект из средних точек катетов равнобедренного прямоугольного треугольника, град.; (о) СИ - углы базовых направлений из средних точек катетов равнобедренного прямоугольного треугольника в декартовой системе координат, град.; (О 0) (О -gx 2h -12 ,-1 1.2, (3) cq arctg , Q) .0) l2 -1з 0) (0 0) где li , l2 . 3 величины измеренных токов, A. f Ha фиг. 1 приведена блок-схема реализации способа; на фиг. 2 - равносторонний прямоугольный треугольник, поясняющий формулы для вычисления углов У|. Способ реализуется следующим образом. Устанавливают (фиг. 1) четыре источника 1 тока и два источника 2 напряжения, подключенные выходами соответственно к измерительным точкам 3-6 и 7, 8, находящимся в вершинах, середине гипотенузы и средних точках катетов равностороннего прямоугольного треугольника, расположенного на поверхности материала 9. После включения источников тока 1 и напряжения 2 в.работу измеряют величины токов 1/(фиг. 2). Затем по формуле (3) вычисляют углы at и оа. Регистрируют величины углов ai и (о) % базовых направлений в декартовой, системе координат и по формуле (2) находят углы yi и ) направлений на дефект.-Из системы уравнений (1) определяют координаты дефекта. Пример. Координаты дефекта определяются в изотропном материале. Так как предполагается, что изотропный материал имеет дефекты, то его следует рассматривать как анизотропный материал, обладающий главным направлением анизотропии. По условию предложенного способа измерительные точки располагаются в вершинах равносторонних прямоугольных треугольников, т.е. по линии окружности, в центре которой задается базовое напряжение. Тогда согласно закону Ома для произвольной точки, лежащей на окружности, относительно ее центра справедливо соотношение где R - электрическое сопротивление, определяемое удельным электрическим сопротивлением и толщиной исследуемого плоского материала, радиусом окружности и площадью сектора, прилегающего к заданной точке окружности. Независимой переменной величиной в формуле (4) является электрическое сопротивление. Из теории цепей в общем случае сопротивление R как функцию электропроводности р листовогй материала можно представить дробно-линейной зависимостьюR Л±М.(5) C4-D/0 которая представляется в следующем виде: „ В , А/С - B/D о / D 1 +-р-/) Второе слагаемое является уравнением окружности и поэтому {A/C-B/D)/(1+ -5-/))ARsino;, . Обозначим в (6) и подставим его .значение в формулу (4). Имеем U IR IRo+l А R sin а Uo+ А U sin а. (8) Полученное соотношение определяет закон распределения потенциала по линии окружности вганиэотропном листовом материале под воздействием распределенного по линии концентрической окружности источникатока. Пользуясь соотношением (8), легко можно получить расчетные формулы для определения углов У направления лучей из середин сторон равнобедренных Ирямоугольных треугольников на дефект. Дл этого рассмотрим фиг. 2, Здесь в точки 7 и 8, являющиеся центрами окружностей радиуса Го, подается постоянное напряжение 0. а в измерительные точки, расположенные по линии окружности, подается ток , Тогда для величин токов, направленных к центрам окружностей, из (8) получаем зависимость + Alsina,. (9) Так как, например, базовое направление из точки 7 выбрано на точку 6, то-из (9) получаем; АI sin а, А l-sln(a:-f90°)lo+ АI cos «, А I sln(a +270°)1о- 4 cos а. Отсюда получаем i . Al stn«, 12(1)|з(1)2 AI cos «. Поделив первое равенство на второе, получаем (О 0) 0) П1 V /. 1 I q2Ь-12-13. tga(1) (1) l2 - 13 Следовательно, формула (3) справедлива, что и требовалось доказать. На фиг. 2 приведен пример, когда дефект D расположен на линии, соединяющей точки 7 и 8. В этом случае получить координаты дефекта из уравнений (1) невозможно. так как tg yi tg). В этом критическом случае надо равносторонний прямоугольный треугольник на поверхности материала сдвинуть или повернуть на некоторый произвольный угол. Однако и в этом критическом случае оценить положение дефекта можно путем сравнения величин 2 . Из фиг. 2 вытекают следующие соЬтно -™,,1ц,„,„.ц,«, ;: (10) 0/° 225°. 315°. Подставив (11) в формулу (3), получаем 0) 0) 0) 2li -l2 -1з d :arctg . 0) . 0) l2 -13. arctg(-1)-45°. (2) (2) (2) 2li -l2 -l3 аг - arctg , (2) , (2) l2 -l3 arctg(1)-45. Подставив в формулу (2), находим , Yl 360°, что подтверждает работоспособность предложенного способа. Формула изобретения ЭллипсоМетрический способ дефектоскопии, заключающийся в создании злектрического поля путем подачи постоянных токов и напряжений токовыми и потенциальными зондами в измерительные точки, расположенные на поверхности материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения координат дефекта, подают одинаковые токи в четыре измерительные точки, расположенные в вершинах и середине гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника; а одинаковые напряжения подают в средние точки его катетов, измеряют относительно этих точек величины токов по направлениям катетов четырёх треугольников, образованных совокупностью измерительных точек, и находят координаты дефекта из выражений у-у1 °Цх-х/° tg У|. ,2,...,п, где х,у - координаты дефекта, м: XI у/° - координаты средних точек катетов равнобедренного прямоугольного треугольника, м; У| «i + а ; а - углы направлений на дефект из средних точек катетов равнобедренного прямоугольного треугольника, град.; (о) О) - углы базовых направлений из средни точек катетов равнобедренного прямоугольного треугольника в декартовой Системе координат, град.:

О) О) (О 211 -13

arctg

,0) .0)

12 -13

Фиг. 1

l/ll2 ll3 V- величины измеренных токов. А.

9

Изобретение относится к контролю электропроводящих материалов и может быть использовано в машиностроительной.авиационной промышленности для обнаружения дефектов и определения их координат. Цель изобретения - повышение точности определения координат дефекта. Эллипсометрический способ дефектоскопии заключается^в создании электрического поля путем подачи постоянных токов и напряжений токовыми и потенциальными зондами в измерительные точки, расположенные на поверхности материала. Дополнительно подают одинаковые токи в четыре измерительные точки,.расположенные в вершинах и середине гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а одинаковые напряжения подают в средние точки его катетов, измеряют 3 .относительно этих точек величины токов ^ по направлениям катетов четырех треу- С/1 гольников, образованных совокупностью ^ измерительных точек, и находят координа- ^^ ты дефекта из системы уравнений. 2 ил.3

I

Фцг2

U

1о)