Способ контроля анизотропии диэлектрических материалов и устройство для его осуществления

.Конев 7:621.317(088,8) свидетельство СССР С О 1 И 22/00, 1982, видетельство СССР Г 01 К 27/26, 1971 с Я ГОСУДАРСТ 8 ЕКНЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ АНИЗОТРОПИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСИ 1 Х МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Повышается чувствительность и точностьконтроля. Устр-во содержит СВЧ-г"р1, формирователь 2 поляризации, вращатель 3 плоскости поляризации, датчик4 угла поворота, передающую всеполяризованную антенну 5, приемную все "поляризованную антенну 6, анализатор 8 поляризации, СВЧ-детектор 9, у-ль10, пиковый детектор 12, блок 13 обработки, индикатор 14, фазовый детектор 15 и контролируемый образец 17,Для достижения цели введен дополнительный вращатель 7 плоскости поля-ризации, линейный детектор 11, фильтр16 нижних частот. Дополнительно вращают плоскость поляризации падающейволны с частотой РГ (Г - частоо ота вращения плоскости поляризациипрошедшей волны), Поляризацию зондирующей волны выбирают эллиптической,измеряют постоянную составляющую иэкстремальные значения выходного НЧсигнала на частоте Р О степени анизотропии судят по величине =(Т /Т )й=(а +а/а, - а) (а,-а/а, +а),где а - постоянная составляющая; а , а- экстремальныезначения выходного сигнала на частоте Г . Т Т - коэф. прохожденияволны через контролируемый ббразец,когда плоскость поляризации параллельна главным осям анизотропии,2 с,п, ф-лы, 2 ил,12559Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного неразрушанщего контроля диэлектрических материалов и изделий,Цель изобретения - повышение чувствительности и точности контроля.На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства контроля анизотропии диэлектрических материалов; на фиг. 2 - эпюры напряжения, поясняющие работу устройства,Устройство содержит :ВЧ-генераторформирователь 2 поляризации, вращатель 3 плоскости поляризации, д,.:тчик 4 угла поворота, передающую всеполяризованную антенну 5, приемнуювсеполяризованную антенну б, дополнительный вращатель 7 плоскости поляризации, анализатор 8 поляризации,СВЧ-детектор 9, усилитель 10, линейный детектор 11, пиковый детектор 12,блок 13 обработки, инцикатор 14,фазовый детектор 15, фильтр 16 нижних частот и контролируемый образец 17,Устройство работает следующим образом.СВЧ-колебания, генерируемые СВЧгенератором 1, преобразуют в колебания эллиптической поляризацииэллиптичности Я при помощи формирователя 2 и направляют на вращатель 3,в котором поляризационный эллипс медленно вращается с частотой Р . Этойволной облучают контролируемый образец 17 при помощи передающей всеноляризованной антенны 5 и принимантпрошедшее излучение приемной всеполяризованной антенной б, После прохождения контролируемого образца 17структура поляризационного эллипса(отношение его осей) изменяется взависимости от того, как в данныймомент времени он ориентирован относительно главных осей анизотропииконтролируемого образца )7. Затемэллипс поляризации прошедшей волны анализируют при помощи вращенияего с частотой ГР в дополнительаном вращателе 7 и преобразованияволны в линейнополяризованнун в анализаторе 8. После этого сигнал детектируется СВЧ-детектором 9 и усиливается усилителем 10. Эпнра сигналав точке А на выходе усилителя приведена на фиг, 2 а. Отношение соседних максимумов и минимумов сигналана частоте Г, дает значение эллип 1015203040После усиления сигнала выделяют его постояннун составляющую а прио помощи фильтра 16, Сигнал на выходе фильтра 1 б П в точке В показан на фиг, 2 о. Затем выделяют экстремальные значения сигнала на частоте Р , для чего его детектируют по частоте Е в линейном детекторе 11 (с предварительным центрированием входного сигнала,т,е, с обрезанием постоянной составлянщей), Эпюра напряжения частоты Р на выходе линейного детектора 11 П в точке С показана на фиг, 2 6. Экстремальные значения сигнала на частоте Р , аО ф ти и а (фиг, 26) выделяют при помощи пикового детектора 12,Минимальная эллиптичность проведшей волны, соответствующая моменту времени г., равна1а,+а 2 л 3.2(2) Т Б. =Я-; нь04 2тичности в данный момент времени,поскольку анализатор 8 при вращенииэллипса дополнительным вращателем7 в минимуме сигнала выделяет малуюось эллипса, а в максимуме - большую,Из фиг. 2 видно, что в моментвремени 1, эллиптичность прошедшейволны минимальна, Это соответствуеториентации эллипса поляризации падающей волны вдоль той оси аниэотропии,которая вызывает сжатие эллипсапри прохождении образца, В моментвремени С эллипс поляризации падаю 2щей волнырастягивается, эллиптичность становится максимальной, чтосоответствует ориентеии эллипса поляризации падающей волны вдоль дру -гой оси аниэотропии. Эллиптичностьпрошедшей волны в момент с равнаТ8 =- , где 8 - начальная эллиптичность, задаваемая формирователем 2,Т и Т - коэффициенты прохожденияпо главным осям аниэотропии контролируемого образца 17, а эллиптичкость прошедшей волны в моментТсоставляет 8 - 1, Отношение этих элТлиптичностей будет нести информациюоб анизотропии контролируемого образца 17--- =( - ) (1)ТТ,5ствляетВ блоке 13 обработки осуще ся деление этих сигналов нием величины 12559044ляризации падающей волны с частотойРГ , при этом поляризацию зондирующей волны выбирают эллиптичес(3) кой, измеряют постоянную составляющую и экстремальные значения выходного низкочастотного сигнала на частос получе- те Р о степени анизотропии ф судят по величине(4) Формула изобретения 1, Способ контроля анизотропии диэлектрических материалов, основанный на облучении контролируемого образца электромагнитной волной, вращении плоскости поляризации прошедшей волны с частотой Г преобразовании ее в линейно поляризован ную волну и измерении Фазы и отношения экстремальных значений выходного низкочастотного сигнала, по которым судят соответственно об ориентации главной оси анизотропии и50 ее величине, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, дополнительно вращают плоскость по 40 55 Выходной сигнал линейного детектора 11, помимо пикового детектора 12,15 подается на фазовый детектор 15, опорный сигнал к которому подводится с датчика .4, подсоединенного к нращателю 3, Поскольку фаза выходного низкочастотного сигнала на частоте Рр определяется разностью угла поворота эллипса поляризации падающей волны и угла, соответствующего направлению главной оси анизотропии,25 то выходной сигнал фазового детектора 15 будет определяться направлением главных осей анизотропии.В индикаторе 14 производится индикация выходных сигналон блока 13 обработки и фазового детектора 15, первый из которых пропорционален квадрату степени анизотропии контролируемого образца 17, а второй определяется направлением гланных осей анизотропии. 35а+азкс ао а 1 ас а - аФа +а,1 ин где а, - постоянная составляющая;а а - экстремаЛьные значенияаксф иинвыходного сигнала на частоте РТТ - коэффициенть 1 прохожденияволны через контролируемый,образец для случаев, когда плоскость поляризациипараллельна первой и второй главным осям анизотропии, а начальную эллиптичность падающей волны 5 выбирают так, чтобы ныполТнялись условия Б -.( 1,Т2. Устройство контроля анизотропии диэлектрических материалов, содержащее последовательно соединенные СВЧ-генератор, Формировательполяризации, передающую и приемнуювсеполяризонанные антенны, нращатель плоскости поляризации, анализатор поляризации, СВЧ-детектор, усилитель, пиковый детектор, блок об-работки и индикатор, а также Фазовый детектор, включенный между усилителем и индикатором, и датчик углаповорота, выход которого подключенк опорному входу Фазового детекторао т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения чувствительностии точности контроля, в него введеныдополнительный вращатель плоскостиполяризации, включенный между формирователем поляризации и передающейвсеполяризованцой антенной, линейный детектор, включенный между усилителем и пиковым детектором, фильтрнижних частот, вход которого подсоединен к выходу усилителя, а выход - к донолнительцому входу блокаобработки причем датчик угла поворота подключен к дополнительному вращателю плоскости поляризации,12559(М о Редактор В,Данко Корректор С.Че Заказ 4814/ Тираж 778ИИПИ Государств елам изобрет осква, Ж,одписное СССР ного комит и и открыт ущская наб д. 4/ 113035 Производственно-и роектна о Ът фо А 77 огй,р % Ъгл % Для Составитель СкороТехред И,Ходанич фическое предприлтие, г. Ужгород,