Устройство для неразрушающего контроля диэлектриков Советский патент 1982 года по МПК G01N22/00 

(St) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЩЕГО КОНТРОТИ-Изобретение относится к неразрушающему контролю неметаллических материалов и изделий и может быть использовано при структурометрии, дефектоскопии , контроле физико-механических характеристик изделий. Известно устройство для неразрушающего контроля диэлектриков, содержащее сверхвысокомастотный генератор, выход которого подключен через первый направленный ответвитель к антенне и через двунаправленный ответвитель к .первому и второму интерферометрам, каждый из которых содержит последоваteльнo соединенные аттенюатор, фазовращатель и вентиль, два детектора l Однако известное устройство облада ет недостаточной точностью измерений, Цель изобретения - повышение точности измерений. Для этого в устройство для неразрушающего контроля диэлектриков, содержащее сверхвысокочастотный генера тор, выход которого подключен через ДИЭЛЕКТРИКОВ первый направленный ответвитель к антенне, и через двунаправленный ответвитель к первому и второму интерфероглетрам, каждый из которых содержит последовательно соединенные атте нюатор, фазовращатель и вентиль, два детектора, введены два идентичных дополнительных интерферометра, два тройника, два направленных ответвителя, блок регистрации фазы и поляризационный разделитель, плечи которого, через два введенных детектора подключены к блоку регистрации амплитуды, при этом к противоположным плечам каждого тройника подключены соответственно вентили соответствующих интерферометров, а третьи плечи через детекторы подключены к блоку регистрации фазы, причем антенна выполнена есеполяризованной и соединена со входом поляризационного разделителя, к плечам которого через введенные направленные ответвители подключены аттенюаторы введенных интерферометров. 390 На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, первый направленный ответвитель 2, антенну 3, двунаправленный ответвитель , первый и второй интерферометры 5, аттенюаторы 7 8, Лазовращатели 9. Ю, вентили 11, 12, детекторы 13, I, дополни тельные интерферометры 15. 16, содержащие вентили 17, фазовращатели 19, 20 и аттенюаторы 21, 22, тройники 23,, введенные направлен|ные ответвители 25, 2б, блок 27 регистрации фазы, поляризационный разделитель 28, введенные детекторы 29, 30, блок 3 регистрации амплитуды, контролируемый образец 32. Устройство работает следующим образом. Колебания, выработанные сверхвысо комастотным генератором 1, через пер вый направленный ответвитель 2 поступают в всеполяризованную антенну 3- Всеполяризованная антенна 3 излучает линейно-поляризованную элек ромагнитную волну, причем вектор напряженности электрического поля Е сохраняет неизменное положение в про цессе контроля. Достигнув контролиру емого образца 32 вектор EQ(также как и вектор напряженности магнитного по ля HO) разлагается на две составляющие ЕХ и EVJ, которые ориентируются вдоль главных направлений диэлектрической анизотропии X и У. Амплитудно значение обоих составляющих различно, так как каждое главное направление анизотропии характеризуется различными коэффициентами отражения. В результате интерференции этих двух составляющих суммарное поле отраженной от контролируемого образца 32 волны эллиптически поляризованное. Во всеполяризованную антенну 3 поступают эллиптически поляризованны электромагнитные колебания, которые достигают поляризационного разделителя 28. В поляризационном разделителе 28 эта волна расщепляется на две волны с различными ориентациями векторов ;,( и EVJ. Волна с вектором Е с одного выхода поляризационного разделителя 28 поступает через введенный детектор 29 на один вход блока 31 регистрации амплитуды. Волна с вектором Еу с другого выхода поступает через введенный детектор 30 на другой вход блока 31 регистрации амплитуды, где в результате прихода двух сигналов с различной амплитудой наблюдается пряная линия, угол наклона которой характеризует положение главных осей анизотропии контролируемого образца 32. (1ри совпадении вектсра напряженности поля EQ излученной волны с одним из главных направлений анизотропии в блоке 31 регистрации амплитуды наблюдается прямая (горизонтальная или вертикальная) линия, так как в этом случае отраженная волна представляет собой линейнополяризованную волну и положение вектора Е отраженной волны будет совпадать с вектором Eg падаюи4ей волны. Таким образом, угол наклона прямой линии в блоке 31 регистрации амплитуды характеризует положение главных осей анизотропии относительно ориентации вектора EQ падающей волны. Помимо амплитудных изменений составляющих отраженной волны между ними и составляющей падающей волны существует разность фаз, с помощью которых может быть определено значение диэлектрической проницаемости в главных направлениях анизотропии. Для этой цели каждый выход поляризационного разделителя 28 соединен с дополнительными интерферометрами 15, 16, с помощью которых определяется разность фаз обеих составляющих. Оба интерферометра идентичны и их работа и настройка происходят одинаково. Поэтому рассмотрим работу одного дополнительного интерферометра 16. С выхода двунаправленного ответвителя k опорный сигнал поступает через аттенюатор 8, фазовращатель 10 и вентиль 12 на один вход тройника 2k. В то же время измеряемый сигнал поступает в введенный направленный ответвитель 26 и с его выхода через аттенюатор 22, фазовращатель 20 и вентиль 18 поступает на второй вход тройника 2. С выхода тройника 2k результирующий сигнал, пропорциональный разности фаз составляющих, поступает на детектор I. Сигнал с детектора 1 поступает на один вход блока 27 регистрации фазы. На второй вход которого поступает результирующий сигнал с детектора 13. Этот сигнал пропорционален разности фаз составляющих ЕО и ES. Таким образом, в блоке 27 регистрации фазы также наблюдается прямая линия, но ее угол 59 наклона характеризует отношение разности фаз двух составляющих Е и Еу. При отсутствии одной из составляющих наблюдается прямая (горизонтальная или вертикальная) линия, которая характеризует либо совпадение вектора Ер падающей волны с одним из направлений анизотропии, либо отсутствие анизотропии. В предлагаемом устройстве блоки регистрации могут быть не обязательн с визуальным наблюдением результатов контроля. Например, блок 27 регистра ции фазы может быть применен с непосредственным отсчетом разности фаз и с дальнейшим расчетом диэлектричес кой проницаемости или с пересчетом ее в значение деформаций при контроле изделий, находящихся в напряжениодеформированном состоянии и т.д. Предлагаемое устройство является универсальным и позволяет контролиро вать любые неметаллические материал ,и изделия, независимо от того являются ли они анизотропными или изотропными , а также находящиеся в напряженно-деформированном состоянии. При этом без введения дополнительных блоков можно определять как амплитудные, так и фазовые характеристики отраженных от изделия волн и по ним определять физико-механические характеристики изделий. Такое устройство может работать не только с односторонним доступом к изделию, но таюхе и при двустороннем, т.е. возможно определять амплитудные и фазовые характеристики при прохождении электромагнитных волн через контролируемое изделие. Предлагаемое устройство повышает точность измерений. Формула изобретения Устройство для неразрушающего контроля диэлектриков, содержащее сверхвысокочастотный генератор, выход которого подключен через первый направленный ответвитель к антенне и через двунаправленный ответвитель к первому и второму интерферометрам, каждый из которых содержит последовательно соединенные аттенюатор, фазовращатель/и вентиль, два детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены два идентичных дополнительных интерферометра, два тройника, два направленных ответвителя, блок регистрации фазы и поляризационный разделитель , плечи которого через два введенных детектора подключены к блоку регистрации амплитуды, при этом к противоположным плечам каждого тройника подключены соответственно вентили соответствующих интерферометров, а третьи плечи через детекторы подключены к блоку регистрации фазы, лричем антенна выполнена всеполяризоваиной и соединена ,со входом поляризационного разделителя, к плечам которого через введенные направленные ответвитёли подключены аттенюаторы введенных интерферометров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 1823В9, кл. G 01 Н , 1966 (прототип),