Сверхвысокочастотный дефектоскоп

,80110 С 01 И 22/ НИЯ тх ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ нберг ающегой. СпраМ.,У о СССР1968(54) (5 ) СВЕРХВЬ ТОСКОП, содержащисоединенный с НОКОЧАСТОТНЫЙ й СВЧ генера лечом первог ного тройник подключены п ЕК тор,о двоиного волно а, к осле-плечу которог ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ И(56) 1. Приборы для неразрушконтроля материалов и изделивочник под ред. В.В, Клюева(прототип). ательно детектор и индикатор,также первую и вторую антенны дляоблучения контролируемого объекта,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности контроляпутем исключения ошибки, обусловленной перекосом антенн и обеспеченияконтроля объектов с переменной толщиной, в него введены третья антенна и трехдецибельный делитель мощности, выполненный в виде второгодвойного волноводного тройника, приэтом первая и вторая антенны размещены симметрично относительнотретьей антенны, соединенной с одним из симметричных плеч первогодвойного волноводного тройника,к другому симметричному плечу которого подключено Н-плечо второгодвойного волноводного тройника, асимметричные плечи второго двойногволноводного тройника соединенысоответственно с первой и второйантеннами.Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля дефектов в диэлектрических матери. алах и изделиях ц диэлектрических покрытиях на металле при одностороннем доступе к объекту контроля.Известен сверхвысокочастотный (СВЧ) дефектоскоп, предназначенный для обнаружения дефектов в диэлектрических материалах и изделиях при одностороннем доступе к объекту контроля методом сравнения сигналов, отраженных от двух соседних участков контролируемого изделия,и содержащий СВЧ генератор, волноводную схему с СВЧ мостом в виде двойного волноводного тройцика,детектор и устройство индикаггии.Данный СВЧ дефектоскоп обладает высокой чувствительностью, ограничиваемой уровцем развязки СВЧ моста, и позволяет обнаруживать малые локальные изменения свойств или 10 20 Недостатком изцестцого СБЧ дефектоскопа является очень низкая точность, обусловленная ошибкамгг, связанными с перекосом антенн и переменной толщиной контролируемых объектов. 50 Целгю изобретения являетсяповышение точности контроля путем исключения ошибки, обусловленной перекосом ацтецц и обеспечения контроля обьектов с переменной топггицой. структуры участка контролируемого 2диэлектрического материала, находящегося под одним из излучакнцих каналов дефектоскопа, цо сравнению спараметрами участка, находящегосяпод другим (соседним) каналом излу- З 0чеция и приема3.Недостаток данного СВЧ дефестоскопа связан с его высокой чувствительностью к параллельности волноводной схемы поверхности коцтроггируемого объекта и к постоянству его средней толщины или свойств,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является СВЧдефектоскоп, содержаший СВЧ генератор,соединенный с Н-плечом первогодвойнсго волцоцодного тройника, кЕ-плечу которого подключены последогательно детектор и индикатор, а также первую ц вторую антенны для облучения контролируемого объекта2 ,Указанная цель достигается тем, что в СВЧ дефектоскопе, содержащем СВЧ генератор, соединенный с Н-плечом первого двойного волноводного тройника, к Е-плечу которого подключены последовательно детектор и индикатор, а также первую и вторую антенны для облучения контролируемого объекта, введены третья антенна и трехдецибельный делитель мощности, выполненный в виде второго двойного волновадного тройника, при этом первая и вторая антенны размещены симметрично относительно третьей антенны, соединенной с одним из симметричных плеч первого двойного волноводцого тройника, к другому симметричному плечу которого подключено Н-плечо второго двойного волноводного тройника, а симметричные плечи второго двойного волноводного тройника соединены соответственно с первой и второй антеннами.На чертеже представлена структурная электрическая схема СВЧ дефектоскопа.Дефектоскоп содержит СВЧ генератор 1, первый двойной волцоводньвй тройник 2, детектор 3, индикатор ч, трехдецибельцый делитель 5 мощности, выполненный в виде второго двойного волноводного тройника, первую, вторую и третью антенны 6-8 для облучения контролируемогообъекта 9.СВЧ дефектоскоп работает следующим образом,Энергия высокочастотных колебаний,генерируемая СВЧ генератором 1, поступает на вход Н-плеча первого двойного волноводного тройника 2 и делится пополам между его двумя симметричными плечами. К одному из этихплеч первого двойного волноводноготройника 2 присоединен трехдецибельцый делитель 5 мощности, например,Н-плечом. Энергия с выходом симметричных плеч трехдецибельного делителя5 мощности излучается в сторонуконтролируемого объекта 9 черезпервую и вторую антенны б и 1, расположенных симметрично относительнотретьей (центральной) антенны 8,сосдиценной непосредственно со вторым симметричным плечом первого двойного волцоводцого тройника 2.Энергия, отраженная от контролируемого объекта 9, принимаетсяо Г 6 "8- амплитуда волны оЕоо Г о ,ьЕ г е поступающеи от СВЧ генератора в Н-плечо первого двойного волноводного тройника 2; комплексные коэффициенты отражения от контролируемого объекта 9 с учетом Гь,Г иГ теми же антеннами 6-8 и поступает затем на детектор 3 включенный в Е-плечо первого двойного волноводного тройника 2. При этом энергия сигналов, принимаемых антеннами 6 и 1, предварительно суммируется в Н-плече трехдецибельного делителя 5 мощности, а затем в Е-плече первого двойного волноводного тройника 2 вычитается из сигнала, принимаемого антенной 8.Выходной сигнал с детектора 3 поступает на вход индикатора 4, в котором осуществляется усиление, необходимая обработка и регистрация выходной информации СВЧ дефектоскопа.Для обеспечения правильной работы СВЧ дефектоскопа электрические длины первой, второй и третьей антенн 6-8 относительно первого двойного волноводного тройника 2 должны бьггь одинаковыми, что достигается выравниванием электрических длин.В качестве трехдецибельного делителя 5 мощности, помимо второго двойного волноводного тройника могут быть использованы и другие узлы, например З-дБ, направленный ответвитель, щелевой или кольцевой мосты, Однако в некоторых из этих узлов при делении мощности сигналы в выкодных каналах находятся не в фазе, а в квадратуре или даже в противофазе, что требует обязательной установки дополнительных фазовращателей как для выравнивания электрических длин каналов, так и для осуществления суммирования отраженных сигналов.Высокочастотный сигнал на детекторе 3, включенном в Е-плечо первого двойного волноводного тройника 2 в таком СВЧ дефектоскопе может быть записан в видезазора между схемой и образцом в первой, второй и третьей антеннах 6-8 (волноводная схема предполагается хорошо согласованной). Из приведенного соотношения вид ф но что при равенстве коэффициента отражения Г =: 8, что соответствует бездефектному.и однородному объекту и постоянному зазору, = О и сигнал на выходе СВЧ дефектоскопа 15 отсутствует. При появлении локального либо границы протяженного дефекта по 1,-ним из каналов СВЧ дефектоскопа, баланс моста нарушается ( ЕФ 0) и на выходе устройства появ ляется сигнал свидетельствующий оФ наличии дефекта в контролируемом объекте 9.Максимальная величина полезногосигнала как для случая амплитудного, 25 так и чисто фазового локальных дефектов, в точности эквивалентна известной двухканальной дифференциальной схеме, т.е. чувствительность СВЧ дефектоскопа сохраняется.Преимуществом предложенного уст ройства является его существенно меньшая чувствительность к линейным перекосам волиоводной схемы относительно контролируемой поверхности. либо к линейному изменению среднейтолщины объекта контроля, приводящим к линейному изменению фазы коэффициента отражения. Пусть Г: Г еа Г 8 - Г е - дф)Д7где д= 1 дЬ (3, а д 6 характеризует 40 изменение воздушного зазора между крайними приемо-излучающими каналами СВЧ дефектоскопа по сравнению с центральным каналом и контроли руемой поверхностью (перекос). Тогда1 дУ Е - Г 1 - = Г (1-со 5 Р= Э 2г гдф )При малых И В двухканальной пифференциальносхеме при той же величине перекосаимеем1109613 1,0 1,5 0,5 2,0 0,3 0,1 Повьппение по- мехоустойчивости в разах 48 Составитель В, РабиновичТехрел М.Надь КорректорВ. Синицкая Редактор Г. Волкова Заказ 6019/27 Тираж 823 Подписное БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Е: - Г 1-Е 1- - -Г и- - ,о ( -1 И о д д2 2 2 6оили Еу= - ГЬУ Таким образом, степень подавленияпомехи от перекоса на величину дЬ(на базе СВЧ дефектоскопа) пропор 2 2циональна - илил астма (Л 1 О В таблице приведены величины, характеризующие повышение помехоустойчивости предлагаемого устройства для длины волны СВЧ генератора 1 Ь =30 мм. Таким образом, в типичных случаях выигрыш в отстройке от такой помехи, а следовательно; и улучшение дефектоскопической чувствительности, лежит в интервале от 3 до 50 раз.Снижение требований к точности выставления волноводной схемы СВЧ дефектоскопа относительно объекта контроля позволяет повысить производительность контроля, особенно в условиях производства. 9,5 4,8 3,2 2,4