Эллипсометрический способ дефектоскопии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 25/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГКНТ СССР ЕТЫТИЯМ ТЕ Б ТЕЛЬ АВТОРСКОМУ еплофизики кторско-техменталь ым. кого прибоческой теп- Труби СССР8. 969, Й СПОСОБ к контролю ов и может роительной,ты САНИЕ ИЗ 1(71) Институт технической тАН УССР и Опытное конструнологическое бюро с эксперипроизводством теплофизичеростроения Института технилофизики АН УССР(57) Изобретение относитсяэлектропроводя щих материабыть использовано в машинос Изобретение относится к контролю электропроводящих материалов и. может быть использовано.в машиностроительной, авиационной промышленности для обнаружениядефектов и определения их координат.Известен способ исследования локальной области неоднородного материала путем задания токов в точках ее границы ЯНедостаток способа заключается в том, что он позволяет. находить только направление распространения дефекта в материале,Известно устройство для контроля степени анизотропии удельного электросопротивления листовых злектропроводных материалов. в котором создают электриче 2авиационной промышленности для обнаружения дефектов и определения их координат. Цель изобретения - по вы ше ние точности определения координат дефекта, Эллипсометрический способ дефектоскопии заключается в создании электрического поля путем подачи постоянных токов и напряжений токовыми и потенциальными зондами в измерительные точки, расположенные на поверхности материала. Дополнительно подают одинаковые токи в четыре измерительные точки, расположенные в вершинах и середине гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а одинаковые напряжения подают в средние точки его катетов, измеряют относительно этих точек величины токов по направлениям катетов четырех треу гол ь ников, образованных совокупностью измерительных точек, и находят координадефекта из системы уравнений. 2 ил,ское поле токовыми и потенциальными зондами, расположенными попарно в четырех измерительных точках в вершинах квадрата на поверхности материала, с помощью которых определяют степень анизотропии анизотропного материала с известными главными направлениями анизотропии 2.Недостаток способа, реализуемого в известном устройстве заключается в том, что с его помощью невозможно с высокой точностью определить координаты дефекта вматериале, с его помощью можно определить только направления распространения дефекта.Цель изобретения состоит в повышении точности определения координат дефекта.2). Затем по формуле (3) вычисляют углы а 1 и(о)62. Регистрируют величины углов а 1 и(о)а базовых направлений в декартовой.системе координат и по Формуле (2) находят углы у 1 и ф направлений на дефект,.Иэ системы уравнений (1) определяют координаты дефекта.П р и м е р. Координаты дефекта определяются в изотропном материале. Так как предполагается, что изотропный материал имеет дефекты, то его следует рассматривать как аниэотропный материал, обладаю щий главным направлением анизотропии.По условию предложенного способа измерительные точки располагаются в вершинах равносторонних прямоугольных треугольников, т.е, по линии окружности, в центре 20 которой задается базовое напряжение. Тогда согласно закону Ома для произвольной точки, лежащей на окружности, относительно ее центра справедливо соотношение(4) О=Я,25 где а 1 - углы направлений на дефект иэсредних точек катетов равнобедренного 30прямоугольного треугольника, град.;(о)а . - углы базовых направлений изсредних точек катетов равнобедренногопрямоугольного треугольника вдекартовой 35системе координат, град(5) измере ема реалистороннийясняющий ок-сх равно к, по ловед ю В + А/С-В б)(А/С-В/0)/(1+0 а 2 л; 55 Обозначим в (6) значение в формул 0=18=йо+ ЬВ Рп вим его О=Во и подст+ ЛОып а . (8) Поставленная цель достигается тем, что при эллипсометрическом способе дефектоскопии, заключающемся в создании электрического поля путем подачи постоянных токов и напряжений токовыми и потенциальными зондами в измерительные точки, расположеннце на поверхности материала, подают одинаковые токи в четыре измерительные точки, расположенные в вершинах и середине гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а одинаковые напряжения подают в средние точки его катетов, измеряют относительно этих точек величины токов по направлениям катетов четырех треугольников, образованных совокупностью измерительных точек, и находят координаты дефекта из системы уравнений у-у(о) (х-х 1(о щ у, 3=1,2п, (1) где х,у - щординаты дефекта, м;хфу - координаты средних точек катетов равнобедренного прямоугольного треугольника,м;=а +аь =1,2, Р)(о) 0) 0) 0) О 3 =агс 9 211 - Ь - зй йгде 1, 1, 1 з - величиных токов, А.На фиг. 1 приведена блзации способа; на фиг. 2 -прямоугольный треугольниформулы для вычисления угСпособ еализ ется сл Р у узом.Устанавливают фиг, 1) четыре источника 1 тока и два источника 2 напряжения, подключенные выходами соответственно к измерительным точкам 3-6 и 7, 8, находящимся в вершинах, середине гипотенузы и средних точках катетов равностороннего прямоугольного треугольника, расположенного на поверхности материала 9. После включения источников тока 1 и напряженияй 2 в,работу измеряют величины токов 11 ц(фиг. где В - электрическое сопротивление, опре-, деляемое удельным электрическим сопротивлением и толщиной исследуемого плоского материала, радиусом окружности и площадью сектора, прилегающего к заданной точке окружности. Независимой переменной величиной в, формуле (4) является электрическое сопротивление. Иэ теории цепей в общем случае сопротивление Й как функцию электропроводности р листовогб материала можно представить дробно-линейной зависимо- стью которая представляется в следующем Второе слагаемое является уравнениемружности и поэтому= агстд(1)=450. Так как, например, базовое направление източки 7 выбрано на точку б, то иэ (9) получаем 1 Р=1 О+ Ь 1 з 1 п а,1 Р=10+ Ьз 1 п(а+90)=о+ Ь соза,З 1 )=1 о+ Ь 1 зп(а +270)=4- сов а.(10)Отсюда получаем211") - 12 ) - 1 з )=2 Ь 1 зи а,1 -1 з)=2 Ь соз а,Поделив первое равенство на второе, пол211 . - 1 г - 1 зчав У-У 1)=(х-х Ю У.1=1,2.п; г - 1 з Следовательно, формула (3) справедлива, 45 где х,у - координаты дефекта, м; что и требовалось доказать, хго)у 1) - координаты средних точек каНа фиг. 2 приведен пример, когда де- тетов равнобедренного прямоугольногофект О расположен на линии, соединяющей треугольника, м; точки 7 и 8, В этом случае получить координаты дефекта из уравнений (1) невозможно, 50 (о) так как щ у 1 =тдуг. В этом критическом у; =а 1 +а,; случае надо равносторонний прямоугольный треугольник на поверхности материала а; - углы направлений на дефект из сдвинуть или повернуть на некоторый про- средних точек катетов равнобедренного извольный угол, Однако и в этом критиче прямоугольного треугольника, град.; ском случае оценить положение дефекта0)(с)а) - углы базовых направлений изможно путем сравнения величин 1 и 12Из фиг. 2 вытекают следующие соотно- средни) точек катетов равнобедренногопрямоугольного треугольника в декартовой шения:1 (1)11)12) 1 2)=З , 1 = 2 системе координат, рад.,: Полученное соотношение определяет закон распределения потенциала по линии окружности ваниэотропном листовом материале под воздействием распределенного по линии концентрической окружности источника тока.Пользуясь соотношением (8), легко можно получить расчетные формулы для определения углов у 1 направления лучей иэ середин сторон равнобедренных прямоугольных треугольников на дефект. ДЕ этого рассмотрим фиг. 2, Здесь в точки 7 и 8, являющиеся центрами окружностей радиуса го, подается постоянное напряжение О, а в измерительные точки, расположенные по линии окружности, подается ток. Тогда для величин токов, направленных к центрам окружностей, из (8) получаем зависимость1=о+ Ьипа, О а 2 й. (9) Подставив в формулу (2), находиму 1=1 80, уг =360, что подтверждает работоспособность предложенного способа.20Формула изобретения Эллипсометрический способ дефектоскопии, заключающийся в создании злект рического поля путем подачи постоянныхтоков и напряжений токовыми и потенциальными зондами в измерительные точки, расположенные на поверхности материала, .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 30 повышения точности определения координат дефекта, подают одинаковые токи в четыре измерительные точки, расположенные в вершинах и середине гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, а 35 одинаковые напряжения подают в средние .точки его катетов, измеряют относительно этих точек величины токов по направлениям катетов четырех треугольников, образован- Iных совокупностью измерительных точек, и 40 находят координаты дефекта из выражений1714479 1 г - 1 з 2 ф Составитель В.МишутиТехред М;Моргентал Редактор О.Юр Корректор Л.Бе ая Заказ 688 Тираж ПодйисноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гж арина, 10 Ж 0) йэ 1 -г -3 з 0 =агс 1 д 111,г 1,Р - величины измеренных токов, А.