Устройство для обнаружения трещин

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при дефектоскопии литья и обнаружении трещин на поверхности металлических изделий под слоем анти коррозионного покрытия.Целью изобретения является повышение вероятности обнаружения трещин.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для обнаружения трещин.Устройство содержит соединенные последовательно СВЧ-генератор 1 микроволнового излучения, невзаимный элемент 2, делитель 3 луча на осно ве поляризующей решетки, преобразователь 4 поляризации, антенну 5, соеди" ненные с детектором б и индикатором 7, согласованную нагрузку 8 (поглотитель) и контролируемый образец 9. ИПреобразователь 4 поляризации представляет собой устройство, которое делит падающую на него волну на две ортогонально поляризованные, и обеспечивает сдвиг Ааз между этими 25 составляющими, равный 90, Например, он может быть выполнен на основеметаллического отражающего зеркала и поляризующей одномерной решетки, расположенной параллельно поверхнос ти зеркала на расстоянии от нее.Поляризующая одномерная решетка отражает одну ортогональную составляющую и пропускает вторую. Прошедшая ортогональная составляющая отражается от металлического зеркала, вторично проходит поляризующуюодномерную решетку и смешивается с волной, отраженной от решетки. Расстояние выбирают таким, чтобы обес- щ лечить сдвиг фаз между составляющими отраженными от решетки и зеркала, равным 90.Делитель 3 луча на основе поляризующей решетки представляет собой обычный делитель луча, в котором в качестве светоделительного элемента используется поляризующая решетка, установленная под углом, например, 45 к оси падающего пучка.о5 ОПринцип действия дистанционных устройств для обнаружения трещин в поверхностях материалов с помощью сверхвысокочастотньгх сигналов основан на изменении состояния поляриза- у ции электромагнитной волны при отражении от поверхности исследуемого материала с трещиной. В результате при облучении контролируемой поверхности линейно поляризованнойволной в отраженной при наличии трещины появляется составляющая, ортогональная падающей. При отраженииот гладкой поверхности без трещиныполяризация волны не изменяется.Фиксируя появление в отраженной волне составляющей, ортогональной падающей, обнаруживают трещины на поверхности контролируемого материала.Вероятность обнаружения трещин определенных размеров в подобных устройствах зависит от взаимной ориентацииплоскости поляризации падающей волныи трещин, так как от этого сильнозависит амплитуда вновь появившейсяортогональной составляющей в отраженной волне.Введение в устройство делителялуча на основе поляризующей решеткии преобразователя поляризации линейной волны в круговую избавляет дефектоскоп от указанного недостатка,Преобразователь поляризации осуществляет преобразование направленнойна образец линейно поляризованнойволны в круговую и обратное преобразование (т.е. круговой волны в ли- .нейно поляризованную) отраженнойот контролируемого материала волны,В результате на образец падаетволна круговой поляризации, для которой ориентация трещины не имеетзначения. При отражении такой волныот гладкой (без трещины) поверхностиполяризация ее не изменяется, Приобратном преобразовании на преобразователе поляризации она преобразуется в линейную, параллельную падающей. При наличии трещины отраженная волна становится эллиптическиполяризованной, поэтому при обратном преобразовании появляется со -ставляющая, ортогональная падающей.Устройство для обнаружения трещинработает следующим образом,Микроволновое излучение от СВЧ-генератора 1 через невзаимный элемент2 и делитель 3 луча на основе поляризующей решетки поступает на преобразователь 4 поляризации. Делитель3 луча пропускает линейно поляризованную составляющую только однойориентации, а все остальное отражается и попадает в согласованную нагрузку 8. Линейно поляризованнаяволна, прошедшая делитель 3, в преЗаказ 5913/41 Тираж 896 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ЯФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 образователе 4 преобразуется в поля -ризованную по кругу и антенной 5направляется на поверхность контролируемого образца 9. Отраженная волна попадает в антенну 5 и черезпреобразователь 4 поляризации - наделитель 3 луча. Преобразователь 4превращает падающую на него линейно поляризованную волну в поляризованную по кругу и осуществляет обратное преобразование отраженнойволны. Наличие трещины на поверхности контролируемого материала изменяет поляризацию отраженной волны ипревращает ее в поляризованную эллиптически. При прохождении черезпреобразователь 4 эллиптически поляризованная волна превращается такжев эллиптически поляризованную, хотяи изменяет свои эллипсометрическиепараметры. В результате на делитель 3 приходит волна, имеющая отличную от нуля составляющую, ортогональную падающей. Эта ортогональнаясоставляющая отражается делителем 3 и поступает на детектор 6. Продетектированный сигнал поступает наиндикатор 7, Составляющая отраженной волны, параллельная падаюшей,проходит через делитель 3 и поглощается в невзаимном элементе 2. Приэтом на детекторе 6 сигнал отсутствует. Таким образом, наличие трещинына поверхности образца приводит к10 появлению составляющей ортогональной падающей в отраженной волне после прохождения ею преобразователя4 и, соответственно, наличию сигнала на детекторе 6. При этом вероят 15 ность обнаружения трещин увеличивается, так как на образец падает циркулярно поляризованная волна, величина изменения поляризации которой независит от ориентации трещин, а20 определяется лишь размерами. Для линейно поляризованной волны трещины,ориентированные параллельно плоскости поляризации, дают наименьший сигнал, что приводит к пропуску таких25 дефектов,