Сверхвысокочастотное устройство для неразрушающего контроля диэлектрических материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рн 726475 Союз Советских Социалистических Республик(5 ЦМ, К . а 01 Н 23/24 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) ПриоритетОпубликовано 050480. Бюллетень Ио 13 Дата опубликования описания 0704,80(72) Авторы изобретения А. И, Потапов, Г. Л. Баранов и В. М, Гржехник-Жуковский Ленинградский ордена Трудового Красного Знаменитехнологический институт им. Ленсовета(54) СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯНЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к технике радиоиэмерений и может использоваться для нераэрушающего контроля физико-механических структурных характе-. ристик материалов,Известно сверхвысокочастотное устройство для неразрушающего контроля диэлектрических материалов, содержащее генератор, соединенный с волноводным разветвителем, в одном плече которого включен аттенюатор опор" ного канала, а в другом плече - аттенюатор и фазовращатель измерительного канала, р выхсды би к налов соединены через детектор с первым усилителем.1).Однако это устройство не обеспеЧивает автоматичесКого контроля.Цель изобретения - автоматизация процесса контроля.Для этого в сверхвысокочастотное устройство для неразрушающего контроля диэлектрических материалов, содержащее генераоР соединенный с 25 волноводным разветвителем, в одном плече которого включен аттенюатор опорного канала, а в другом плече - аттенюатор и фаэовращатель измерительного канала, причем выходы обоих каналов соединены через детектор с первым усилителем, введены последовательно соединенные управляемый фазовращатель опорного канала, схема сравнения, второй усилитель, первый и второй переключатели, функциональный усилитель, преобразователь и индикатор, источник стабилизированного тока, причем управляемый фаэовращатель опорного канала включен между аттенюатором опорного канала и детектором, выход первого усилителя соединен со вторым входом схемы сравнения, а входы функционального усилителя соединены соответственно с первым переключателем и через второй переключатель и источником стабилизированного тока,На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого сверхвысокочастотного устройства.Сверхвысокочастбтное устройство для нераэрушающего контроля диэлектрических материалов содержит генератор 1, соединенный с волноводным разветвителем 2, в одном плече которого включен аттенюатор 3 и фаэовращгтель 4 опорного канала 5,а в другом плече - аттенюгтор 6 и фаэовращатель.детектор 9 с усилителем 10, схемусравнения 11, подключенную к управляющему входу фазовращателя 4, усилитель 12, переключатели 13 и 14;фуикциональный усилитель 15, преоб,разователь 16 и индикатор 17, источник 18 стабилизированного ТЬка; выход усилителя 10 соединен с входомсхемы сравнения 11, а входы Функционального усилителя 15 соединены соответственно с переключателем 13 ичерез переключатель 14 с источникомстабилизированного тока 18; опорныйкаскад 19, подключенный ко"второмувходу схемы сравнения 11, блок питания 20 генератора 1, блок 21 питанияфазовращателя 7, циркулятор 22 дляподключения приемно-излучающей ан"енны 23 в измерительном канале 8, распо-,ложенный перед приемно-излучающей 20антенной 23 контролируемый диэлектрический материал 24, волноводныйразветвйтель 25.Устройство работает следующим образом. 25СВЧ колебания, выработанные генераторам 1.поступают на волноводныйразветвитель тройник) 2,. где поступив" шая мощность разделяется на два канала - опорный 5 и измерительный 8. З 0Вблна,распроСтраняясь по измеритель- .,ному каналу 8, достигает цйркулято- ра 22, откуда она поступаетв прием "ЙО=йзлучающую антенну 23 и излучается всвободное пространство. Отразившись от контролируемого диэлектрического материала 24,. она снова " йобтупает в приемно-иэлучанщую антенну 23, достигает циркулятора 22,.проходитчерез аттенюатор б, управляемый фазовращатель 7 и достигает волноводного разъетвителя тройника) 25,В опорном канале 5 волна с выходатройника 2 прбходит"через аттенюатбр3, управляемый фаэовращатель 4 идостигает тройника 25. Таким образом,к тройнику.25 приходят две волны -,волна иэ измерительного канала 8 иволна иэ опорного канала 5. В результате интерференции двух волн на выходе детектора 9 переменная составляющая сигнала будет определятьсяразностью фаэ опорного 5 и измерительного 8 каналов. Фаза опорногоканала 5 всегда постоянна, а фазаизмерйтельного канала 8 будет изме"нятьсяв зависимости от свойств контролируемого материала 24, Эту пере"менную составляющую можно выразитьв виде.= А + В + АВ в 1 п Ч -Ч), 60 где А,В. - аййлитуда сигналов опорного и измерительного каналов соответственно;Ч- фаза опорного канала;Ч- фаза измерительного канала. б 5 Задача свсдится к выделению разности фаз т.е,ч = Го иИ ее обработкеДля этой цели производят настройку устройства на нуль. Настройка осуществляется аттенюаторами б и 3, которыми выравнивают амплитуды обоих плеч. Выравнивание фаэ производят путем подачи така на управляющие катушки фазовращателей 7 и 4. Для Фаэавращаталя 7 измерительного канала 8 подачу тока производят с помощью блока питания 21, а для фаэовращателя 4 - в опорном канале 5 путем подачи напряжения ат опорного каскада 19 на схему сравнения 11. Момент настройки наблюдают по показанию усилителя 10. Далее производят настрой- ку электрической части устройства.Настроенный начальный ток Фазовращателя 4 опорного канала 5, выделенный в схеме сравнения 11, через усилитель 12 под;.ется на переключатель 13 и далее через переключатель 14 подается на вход 26 функционального усилителя 15. По индикатору функпио- нального усилителя 15 замечают показания прибора. Затем с поМощью переключателя 14 к входу 26 функционального усилителя 15 подключают источник 18 стабилизированного тока и его ручкой регулировки тока выставляют точно такой же ток, как и ток, поступающий с усилителя 12. Пос- ле этого с помощью переключателя 13 подключают усилитель 12 к входу 27 фукнцчонального усилителя 15.После проведения вышеуказанных операций устройство готово .К работе..При контроле диэлектрического материала 24 сканировании его относительно приемно-излучающей антенны 23) свойства диэлектрического материала 24 от точки к точке могут изменяться. При изменениИ свойсТв диэлектрического материала 24 в какой-либо точке фаза измерительного канала 8"изменится и, следовательно, произойдет расстойка устройства. После детектора 9 появится Переменная составляющая, которая после усиления усилителем 10 поступит на вход схемы сравнения 11, Так как на втором входе схемы сравнения 11 напряжение остается-постояннь 1 м, то через катушку фазовращателя 4 начнет протекать ток, в результате чего фаза"опорного канала 5 будет изменяться, Токчерез катушку Фазовращателя 4 будет протекать до тех пор, пока переменная составляющая детектора 9 не станет равной нулю. Этот ток рассогласования протекающий через катушку фаэовращателя 4, поступает на усилитель 12 и далее через переключатель 13 на вход 27 функционального усилителя 15. В функциональном усилителе 15 на входе 26 имеетсяпостоянный сигнал от источника стабилиэирован726475 Формула изобретения опдУ =Фч) 5ного тока 18, соответствующий первоначальной настройке устройства, а на вход 27 все время поступает сигнал рассогласования, соответствующий току компенсации. Тогда на выходе функционального усилителя 15 получается сигнал, равный разности обоих сигналов, т,е.;оп оп оп(,7 - УФ фРО фРопгде У - ток фаэовращателя в опорномканале, соответствующий первоначальной настройке устройства;онл - ток рассогласования. Полученная разность токов поступает на преобразователь 16, где преобразуется непосредственно в фазовый . сдвиг, т,е,Полученное значение фазового сдвига служит для определения диэлектрической проницаемости, глубины залегания дефектов, структурных неоднородностей и т.д. Непрерывное вЬделение фазового сдвига позволяет про-изводить его измерение при непрерывном,контроле и автоматической фиксации его на любое регистрирующее устройство, в том числе на цифропечать, что значительно упрощает расшифровку полученных данных,Основным достоинством предлагаемого устройства является то, что такая компоновка схемы позволяет повысить на порядок остроту минимума или максимума сигнала,процесс измерений производится в автоматизированном режиме, т,е, практически без участия оператора в процессе измерений, что повышает тОчность измеренийЪ 10-15 раэ и исключает субъективность контроля,Сверхвысокочастотное устройстводля неразрушающего контроля диэлектрических материалов, содержащее генератор, соединенный с волноводнымразветвйтелем,в одном плече котороговключен аттенюатор опорного канала,а в другом плече - аттенюатор ифазовращатель измерительного канала,причем выходы обоих каналов соединены через детектор с первым усилителем, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с.целью автоматизации процессаконтроля, в устройство введечы последовательно соединенные управляемый20 фазовращатель опорного канала, схема сравнения, второй усилитель, первый и второй переключатели, функциональный усилитель, преобразовательи индикатор, источник стабилизиро 25 ванного тока, причем управляемыйфазовращатель опорного канала включен между аттенюатором опорного канала и деТектором, выход первогб усилителя соединен со вторым входом схемы сравнения, а входы функционального усилителя соединены соответственно с первым переключателем и через второй переключатель с источником стабилизированного тока.35ИстЬчники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 182389, кл. С 01 Н 23/24, 196540726475 стаэитель А, Кузнецов .хРед О.Легеэа Корректор Ю, Макаренк ожков РеД ор аказ 6 Патентфф, г. Ужгород, ул, Проектная илиал 35 Тираж 1019 НИИПИ Государственно по делам изобретени 035, Москва, ж, Р Подписикомитета СССРоткрытийсная наб., д, 4/5