СВЧ-ДЕФЕКТОСКОП Советский патент 2006 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для контроля внутренней структуры диэлектрических материалов.

Известен СВЧ-дефектоскоп для контроля механической анизотропии диэлектрических материалов, содержащий СВЧ-генератор, соединенный через блоки обработки отраженного сигнала и разветвитель с СВЧ-антеннами поляризованного и неполяризованного излучения, и индикаторы, подключенные к выходам блоков обработки отраженного сигнала [1].

Указанное устройство обладает низкой чувствительностью, так как поляризованная и неполяризаванная волны СВЧ взаимодействуют с различными зонами контроля. Применение двух блоков обработки отраженного сигнала (рефлектометров), так же снижает чувствительность из-за неидентичности СВЧ-детекторов.

Устройство обладает низкой оперативностью контроля из-за необходимости механического поворота антенны поляризованного СВЧ-излучения.

Цель изобретения - повышение чувствительности и оперативности контроля диэлектрических материалов.

Для этого в дефектоскопе, содержащем СВЧ-генератор, соединенный через блок обработки отраженного сигнала с разветвителем, СВЧ-антенну и индикатор, подключенный к выходу блока обработки отраженного сигнала, СВЧ-антенна выполнена в виде микрополосковой антенны с ортогональным питанием и в него введены два СВЧ-переключателя, фазовращатель и синхронизатор, соединенный с блоком обработки отраженного сигнала и управляющими входами СВЧ-переключателей, включенных между выходами разветвителя и входами антенны, причем первый непосредственно, а второй через фазовращатель на 90°. Электрическая длина плеч разветвителя равна половине длины волны излучения.

На чертеже показана структурная схема СВЧ-дефектоскопа.

Дефектоскоп содержит СВЧ-генератор 1, соединенный через блок обработки отраженного сигнала 2 с входом разветвителя 3. Два выходных плеча разветвителя длиной λ/2 (где λ - длина волны излучения) подключены к входам СВЧ-переключателей 4 и 5. СВЧ-переключатель 4 подключен непосредственно к первому входу "а" микрополосковой антенны с ортогональным питанием 6. СВЧ-переключатель 5 подключен ко второму входу "б" микрополосковой антенны 6 через фазовращатель 7. Сдвиг фазы в фазовращателе равен 90°.

Управляющие входы переключателей 4 и 5 подключены к синхронизатору 8, соединенному с блоком обработки отраженного сигнала 2. Выход блока обработки 2 соединен с входом индикатора 9.

СВЧ-дефектоскоп работает следующим образом.

Электромагнитная энергия от СВЧ-генератора 1 поступает через блок обработки 2 на вход разветвителя 3. Если на управляющие входы переключателей 4 и 5 поданы управляющие напряжения от синхронизатора 8, то СВЧ-энергия, поделенная разветвителем 3 пополам, проходит через открытые переключатели 4 и 5 на входы микрополосковой антенны с ортогональным питанием 6. Так как на вход "б" сигнал подается сдвинутым по фазе на 90°, то в антенне возбуждается электромагнитная волна круговой поляризации (неполяризованное излучение). Если управляющее напряжение подано только на один СВЧ-переключатель (например, на переключатель 4), то вся СВЧ-энергия от генератора поступает в правое по схеме плечо разветвителя 3 (разомкнутый на конце полуволновой отрезок линии не вносит изменения в структуру поля в линии) и далее на вход "а" микрополосковой антенны 6. Так как сигнал на входе "б" отсутствует, то антенна будет излучать электромагнитную волну линейной поляризации, при этом вектор поля будет направлен от точки "а" к противоположному краю антенны. Аналогично при подаче управляющего напряжения на переключатель 5 антенна будет излучать электромагнитную волну с линейной поляризацией, но вектор поля будет направлен от точки "б" к противоположному краю антенны, т.е. поляризация будет перпендикулярной предыдущей.

Для принимаемого сигнала будут сохраняться те же условия, что и при излучении. Отраженный сигнал поступает в блок обработки отраженного сигнала. Информация о типе поляризации излученного сигнала поступает в блок обработки 2 от синхронизатора 8. После сравнения и обработки сигналов, полученных при трех различных поляризациях, для каждой исследуемой зоны диэлектрика информация о внутренней структуре выдается на индикатор.

Авторам неизвестны технические решения, имеющие свойства, совпадающие со свойствами заявляемого технического решения, а также признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Поэтому они считают, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями, позволяющими повысить чувствительность СВЧ-дефектоскопа и обеспечить оперативность работы с ним.

Предлагаемый СВЧ-дефектоскоп обладает высокой чувствительностью к внутренним неоднородностям за счет сравнения информации о внутренней структуре, получаемой при трех различных поляризациях электромагнитной волны, прошедшей через один и тот же СВЧ-тракт, включая приемопередающую антенну. Оперативность контроля достигается за счет высокого быстродействия электронных СВЧ-переключателей (порядка 30 мксек) и обработки информации по заданному алгоритму (порядка 100 мксек), что позволяет снимать информацию со скоростью 5 тыс. зон контроля за секунду.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для контроля внутренней структуры диэлектрических материалов. Сущность: СВЧ-дефектоскоп содержит СВЧ-генератор, блок обработки отраженного сигнала, разветвитель, СВЧ-антенну и индикатор. Кроме того, он дополнительно содержит последовательно соединенные первый переключатель и фазовращатель, а также второй переключатель и синхронизатор. При этом СВЧ-антенна выполнена в виде микрополосковой антенны с ортогональным питанием. Технический результат: повышение чувствительности и оперативности контроля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СВЧ-дефектоскоп, содержащий СВЧ-генератор, выход которого соединен с первым входом блока обработки отраженного сигнала, первый выход которого соединен с входом разветвителя, СВЧ-антенну и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и оперативности контроля, введены последовательно соединенные первый переключатель и фазовращатель, а также второй переключатель и синхронизатор, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго переключателей соответственно, а третий выход - к второму входу блока обработки отраженного сигнала, первый и второй выходы выходных плеч разветвителя соединены с входами первого и второго переключателей соответственно, выход фазовращателя подключен к первому входу антенны, к второму входу которой подключен выход второго переключателя, второй выход блока обработки отраженного сигнала соединен с входом индикатора, при этом СВЧ-антенна выполнена в виде микрополосковой антенны с ортогональным питанием.2. СВЧ-дефектоскоп по п.1, отличающийся тем, что электрическая длина выходных плеч разветвителя равна λ/2, где λ - длина волны излучения.