АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ СВЧ-ДЕФЕКТОСКОП Советский патент 2006 года по МПК G01N22/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для одностороннего контроля внутренней структуры диэлектрических материалов. Известны устройства для одностороннего контроля диэлектрических материалов, выполненные по однозондовым и двузондовым схемам [1]. При работе "на отражение" возникают трудности при выявлении дефектов, расположенных на такой глубине, когда сигнал от дефекта приходит в приемный СВЧ-тракт в противофазе с опорным сигналом [2].

Опорный сигнал в однозондовом варианте состоит из векторной суммы сигналов, отраженных от передней и задней границы объекта контроля и сигнала внутренней связи из передающего СВЧ-тракта в приемный. В двузондовом варианте опорный сигнал состоит из векторной суммы сигналов отраженных от задней границы объекта контроля и сигнала внешней конструктивной связи между приемной и передающей антеннами. Для каждого объекта контроля опорный сигнал будет иметь свою амплитуду и фазу. Следовательно, для каждого объекта контроля будут существовать определенные глубины залегания дефектов, на которых последние не будут обнаруживаться. Для устранения зон необнаружения каждый объект контроля приходится просматривать минимум два раза - при непосредственном контакте СВЧ-датчика с объектом контроля и через четвертьволновую прокладку [2]. Целью настоящего изобретения является повышение производительности и достоверности контроля внутренней структуры диэлектрических материалов.

Указанная цель достигается тем, что в известный амплитудно-фазовый СВЧ-дефектоскоп, содержащий СВЧ-генератор, соединенный с амплитудным модулятором и передающим СВЧ-трактом, приемный СВЧ-тракт соединенный через СВЧ-детектор с блоком индикации, введены резонансный усилитель, балансное сопротивление и операционный усилитель, первый вход которого подключен к СВЧ-детектору, второй к балансному сопротивлению, соединеному с выходом модулятора, а выход соединен с блоком индикации через резонансный усилитель, рабочая частота которого соответствует частоте модуляции.

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого амплитудно-фазового СВЧ-дефектоскопа для однозондового варианта. На фиг.2 показана блок-схема предлагаемого амплитудно-фазового СВЧ-дефектоскопа для двузондового варианта. На фиг.3 показана известная [2] зависимость амплитуды сигнала на выходе СВЧ детектора от глубины залегания дефекта. На фиг.4 показана зависимость амплитуды сигналов на выходе СВЧ-детектора от перемещения СВЧ-датчика по поверхности объекта контроля, с дефектом расположенным на трех глубинах залегания, отмеченных на фигуре 3 точками "а", "б", "с". На фиг.5 показаны те же сигналы, что и на фиг.4, но прошедшие обработку предлагаемым устройством. На фиг.3÷5 уровень "Ро" - соответствует уровню опорного сигнала, а уровень "Р₁" - порогу обнаружения.

Амплитудно-фазовый СВЧ-дефектоскоп (см. фиг.1 и 2), работающий "на отражение", состоит из СВЧ-генератора 1, соединенного с амплитудным модулятором 2 и передающим СВЧ-трактом 3. СВЧ-детектор 4 соединен с приемным СВЧ-трактом 5, выполненным в виде рефлектометра в однозондовом варианте (см. фиг.1) и в виде приемной антенны в двузондовом варианте (см. фиг.2). Выход СВЧ-детектора подключен к первому входу операционного усилителя 6, второй вход которого подключен к балансному сопротивлению 7, соединенному с выходом модулятора 2. Выход операционного усилителя 6, через резонансный усилитель 8 подключен к блоку индикации 9. СВЧ-дефектоскоп устанавливается на поверхность объекта контроля 10.

Устройство работает следующим образом.

При установке СВЧ-дефектоскопа на поверхность объекта контроля 10, на выходе СВЧ-детектора 4 появится сигнал с амплитудой пропорциональной уровню опорного сигнала "Р0", который будет фиксироваться на блоке индикации 9. Балансным сопротивлением 7 устанавливают такую амплитуду сигнала на втором входе операционного усилителя 6, чтобы на выходе операционного усилителя 6, а следовательно и на блоке индикации 9, сигнал отсутствовал. При этом амплитуда сигнала на регуляторе балансного сопротивления 7 будет равна амплитуде сигнала на СВЧ-детекторе 4. При увеличении или уменьшении сигнала на СВЧ-детекторе 4, на выходе операционного усилителя появится сигнал положительной или отрицательной полярности с частотой модуляции. После прохождения через резонансный усилитель 8, на его выходе будет присутствовать первая гармоника неполярного сигнала с амплитудой пропорциональной приращению сигнала на СВЧ-детекторе 4. Для иллюстрации работы предлагаемого СВЧ-дефектоскопа рассмотрим сигналы, получаемые при сканировании по поверхности объекта контроля. Для анализа достаточно рассмотреть три характерные глубины залегания дефекта, отмеченные точками "а", "в" и "с" (см. фиг.3). В точке "а" сигнал от дефекта приходит в противофазе с опорным сигналом и при сканировании на поверхности объекта контроля сигнал на детекторе будет изменяться, как показано на линии "а" (см. фиг.4). Как видно из рисунка, сигнал от дефекта лежит ниже уровня "Р₁" и дефект обнаружен не будет. В точке "в" фаза сигнала от дефекта отличается от фазы опорного сигнала примерно на 90° и при сканировании сигнал будет изменяться, как показано на линии "в" (см. фиг.4). В этом случае дефект также не будет обнаружен. В точке "с" сигнал от дефекта приходит в фазе с опорным сигналом и при сканировании, сигнал будет иметь вид, показанный на линии "с" (см. фиг.4. В этом случае дефект будет обнаружен, так как сигнал превысит пороговый уровень "Р₁".

После обработки сигналов на предлагаемом устройстве, на вход блока индикации будет поступать только положительный сигнал, амплитуда которого превышает пороговый уровень (см. рис.5), следовательно, дефекты будут выявляться на всех глубинах. Дефект, расположенный на глубине "в", будет выявляться в виде двух сигналов симметрично расположенных по краям от места истинного положения дефекта.

Автору неизвестны технические решения, имеющие свойства, совпадающие со свойствами заявляемого технического решения, а также признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Поэтому он считает, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями, позволяющими повысить производительность и надежность контроля дефектов амплитудно-фазовыми СВЧ-дефектоскопами работающими "на отражение".

Использование предложенного устройства в существующих амплитудно-фазовых СВЧ-дефектоскопах позволило в два раза повысить производительность контроля (за счет исключения дополнительного просмотра объекта контроля через четвертьволновую прокладку) и повысить достоверность контроля за счет однозначного выявления дефектов, расположенных на любой глубине, в зоне контролируемой данным СВЧ-дефектоскопом.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для одностороннего контроля внутренней структуры диэлектрических материалов. Техническим результатом изобретения является повышение производительности и достоверности контроля внутренней структуры диэлектрических материалов. Для чего в амплитудно-фазовый СВЧ-дефектоскоп, содержащий СВЧ генератор, введены резонансный усилитель, балансное сопротивление и операционный усилитель, первый вход которого подключен к СВЧ-детектору, второй к балансному сопротивлению, а выход соединен с блоком индикации через резонансный усилитель, рабочая частота которого соответствует частоте модуляции. 5 ил.

Амплитудно-фазовый СВЧ-дефектоскоп, содержащий СВЧ генератор, вход которого соединен с выходом амплитудного модулятора, выход с передающей антенной, приемную антенну, соединенную с СВЧ детектором, и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и производительности введения резонансный усилитель, балансный резистор и операционный усилитель, первый вход которого подключен к выходу СВЧ детектора, второй вход - к балансному сопротивлению, а выход - через резонансный усилитель к входу блока индикации, а балансный резистор подключен параллельно выходу амплитудного модулятора.