SU1748029A1 - Способ СВЧ-дефектоскопии - Google Patents
Способ СВЧ-дефектоскопии Download PDFInfo
- Publication number
- SU1748029A1 SU1748029A1 SU904873848A SU4873848A SU1748029A1 SU 1748029 A1 SU1748029 A1 SU 1748029A1 SU 904873848 A SU904873848 A SU 904873848A SU 4873848 A SU4873848 A SU 4873848A SU 1748029 A1 SU1748029 A1 SU 1748029A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- defect
- depth
- wave
- electromagnetic
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к средствам неразрушающего контрол и может быть использовано дл СВЧ-дефектоскопии материалов. Цель изобретени - повышение точности определени глубины залегани дефекта за счет возбуждени поверхностной волны на двух частотах. Эти частоты выбираютс в диапазоне, соответствующем максимально возможным размерам дефекта и его глубинам залегани . 1 ил,
Description
Изобретение относитс к дефектоскопии и может быть использовано дл определени глубины залегани диэлектрического тела в проницаемой дл электромагнитных волн среде.
Известен способ определени места нахождени тела, расположенного в диэлектрическом полупространстве, с помощью подповерхностной радиолокации. Способ заключаетс в облучении контролируемого объекта электромагнитным импульсом и измерении разности времен прихода импульсов , отраженных от поверхности диэлектрического полупространства и включени . Погрешность определени места нахождени тела составл ет несколько длин волн и определ етс возможност ми аппаратуры.
Однако ввиду небольших рассто ний от поверхности контролируемого объекта до дефекта (от миллиметров до деб тков сантиметров ) этот способ требует излучени
очень коротких импульсов и высокого временного разрешени . Соответствующа аппаратура вл етс недостаточно развитой и чрезмерно дорогосто щей.
Наиболее близким к изобретению вл етс способ СВЧ-дефектоскопии, заключа ющийс в том, что измер ют коэффициент отражени плоской электромагнитной волны от контролируемого объекта и по его величине определ ют наличие и параметры дефекта, в том числе и координаты залегани этого дефекта Измерени коэффициента отражени провод т в широком диапазоне частот (от 30 до 40 ГГц). В результате обработки на микропроцессорном устройстве частотной зависимости коэффициента отражени определ етс глубина залегани дефекта.
Способ применим дл обнаружени дефектов , размеры которых больше длины волны, Точное определение глубины залегани дефекта возможно лишь при использоXJ
KD
ю
.««а
вэнии дл зондировани плоских электромагнитных волн и бесконечно большого частотного диапазона. В реальных услови х использование неплоских волн и конечного частотного диапазона приводит к по вле- нию методической ошибки в определении глубины залегани дефекта, котора в р де случаев может достигать дес тков процентов от истинного значени . Кроме того, дл реализации этого способа требуетс слож- на математическа обработка результатов измерений.
Цель изобретени - повышение точности определени глубины залегани дефекта .
Рассмотрим однородное диэлектрической полупространство, в котором на рассто нии z b от поверхности расположено тело с диэлектрической проницаемостью, отличной от диэлектрической проницаемо- сти полупространства. Характерный линейный размер тела (например, дл тела с формой шара- это диаметр) обозначен через а. Пусть от поверхности полупространства вс буждаетс поверхностна электромаг- нитна волна. В диэлектрическом полупространстве амплитуда поверхностной полны мен етс с глубиной z по закону Е ехр{-6,28318 у fz/C), где безразмерный коэффициент у считаетс известным. Кооф- фициент у нетрудно вычислить исход из величины диэлектричес ой проницаемости полупространства и способа возбуждени поверхностной волны. Частота f отой вол-ш удовлетвор ет двум услови м. Во-первых, С/(100а) f С/(10а), где С 3-Ю3 (м/с) - скорость света в вакууме, т.е. длина волны электромагнитного пол на пор док больше характерного линейного размера тела, Во-вторых амплитуда поверхностей волны на максимально возможной глубине залегани дефекта (которую обозначим через Ьмакс) не более чем на два пор дка меньше амплитуды этой поверхностной волны на поверхности диэлектрического полугростран- ства, т.е. f С/(ЗЬмакс у). Объедин оба услови , получим С/(100а) f (С/(10а), С/(ЗЬмакс У) или С/(100а) f С/(ЗЬмакс у), так как обычно Ьмакс 10а/(3 у).
Из уравнени Максвелла следует, что в такой ситуации рассе нное дефектом элек- тромагнлицое поле Ег на рассто нии L vgc/f от дефекта описываетс приближенным выражением
Er (ka)3exp(-kyb)/(kL);k 6,28318f/C.
Коэффициент пропорциональности в этом выражении зависит от формы и материала дефекта, расположени точки наблюдени и определ етс экспериментально.
Из вышеприведенного выражени и закона сохранени энергии нетрудно получить , что разность между мощност ми поверхностной волны в начале (Рн) и в конце (Рк) распространени пропорциональна Рн - Рк (ka)6exo(-2k у b)/k2. Здесь коэффициент пропорциональности слабо зависит от размеров дефекта и частоты поверхностной электромагнитной волны и не зависит от глубины залегани дефекта. Наход разность мощности поверхностных волн на двух фичсировзиных частотах из вышеуказанного интервала и вычисл отношение этих разностей, можно определить глубину дефекта Ь:
(Й) (-12,5664yb(fi-f2)/C), где нижним индексом 1 обозначены величины , измеренные на частоте fi, а индекс 2 - на частоте h- Видно, что отношение интен- сивностей рассе нных дефектов электромагнитных полей на двух различных частотах оказываетс не завис щим от размеров , формы и материала дефекта. Обраща последнюю формулу относительно глубичы залегани дефекта, получим
b - CHIn(fi/f2) - ln((PHi - Рк1)/(Рн2 -Рк)),5664 y{fi-f2). Эта формула определ ет процедуру обработки результатов измерений.
Ча чертеже изображена установка, с помощью которой реализуетс предлагаемый способ
Установка состоит из двухступенчатого генератора 1, соединенного через делитель 2 мощности с измерителем 3 мощности и устройством 4, возбуждающим поверхностные электромагнитные волны. Последнее через устройство 5, направл ющее поверхностные волны, соединено с приемником 6 поверхностных волн, который соединен с измерителем 7 мощности,
Установка работает следующим образом .
Устройство 5, направл ющее поверхностные волны, приводитс в контакт с исследуемым изделием 8, содержащим дефект 9. С помощью генератора 1 возбуждаютс эпектромагнитнне колебани на частоте fi. Мощность этих колебаний делитс поровну на депителе 2 мощности и направл етс в измеритель 3 мощности и устройство 4, возбуждающее поверхностные электромагнитные волны. Мощность поверхностной волны, возбуждаемой устройством 4, равна мощности Рц1, регистрируемой измерителем 3 мощности . Поверхностна электромагнитна волна, распростран сь по поверхности исследуемого издели 8 вдоль
устройства 5, направл ющего поверхностные волны, взаимодействует с дефектом 9, из-за чего уменьшаетс ее мощность, После взаимодействи с дефектом поверхностна волна попадает на приемник б поверхностных волн, который преобразует ее в электромагнитные колебани , мощность которых Рк1 регистрируетс измерителем 7 мощности . Затем генератором 1 возбуждаютс электромагнитные колебани на частоте fa и измер ютс мощности поверхностной электромагнитной волны в начале распространени (Рн2) с помощью измерител 3 мощности и в конце распространени (РК2) с помощью измерител 7 мощности. Измеренные величины подставл ютс в формулу
h г 41Ф -f2)-ln((PHl -Рк1)/Рн2-Рк2)) 12, 5669 у (/1 - f2J
по которой определ етс глубина залегани дефекта.
Проведено математическое моделирование процесса измерений, Предложено, что в однородном диэлектрическом полупространстве , моделирующем изделие, на глубине z 0,0124 м р сположен диэлектрический шар диаметром а 0,003 м и диэлектрической проницаемостью Ј 4 ед. СГСЕ, моделирующий дефект. Вдоль поверхности полупространства распростран лась поверхностна волна с у 0,5. В результате математического моделировани процесса измерений получено, что на частоте fi 1010 Гц разность мощностей поверхностной волны в начале и в конце распространени вдоль полупространства равна ДРч Вт, а на частоте h 2f 1 - АРа 5,43 Вт. Подставл расчетные значени в формулу дл определени глубины залегани дефекта , получим b 0,0123 м. Таким образом, относительна погрешность способа составила 0,5%.
Из вышеизложенного следует, что предлагаемый способ позвол ет: определ ть глубину залегани дефектов с размерами, на пор док меньшим длины волны, с относительной ошибкой пор дка 1 %, в то врем как в прототипе погрешность определени глубины залегани дефекта составл ет 10-, 20%; упростить по сравнению с прототипом
обработку результатов измерений, исключив необходимость численного решени интегрального уравнени . Кроме того, предлагаемый способ не требует эбсолютных измерений мощности поверхностной волны, а лишь разности мощностей этой волны в начале и в конце ее распространени вдоль поверхности исследуемого издели , позвол ет также устранить вредные
Claims (1)
- услови труда, обусловленные излучением пространственных электромагнитных волн. Формулаизобретени Способ СВЧ-дефектоскопии. заключающийс в том, что регистрируют характерисгики электромагнитного СВЧ-пол в контролируемом объекте на нескольких частотах и по зтим характеристикам определ ют параметр дефекта в объекте, о т л и ч а ю- щ и и с тем, что, с целью повышениточности определени глубины залегани дефекта, воздействуют на контролируемый объект поверхностной электромагнитной волной и измер ют изменение мощности этой волны при взаимодействии с дефектомна двух фиксированных частотах в диапазоне С/(100а) f C/(3 у Ьмакс), а глубину залегани дефекта определ ют согласно выражениюh - г Inff1 f2) f (Рн1 рк1)/Рн2 Рха) )12, 5994 у (fi - fa)где fi, f2 - значение фиксированных частот, Гц;С 3,108 м /с - скорость света в вакууме; у - безразмерный коэффициент, завис щий от способа возбуждени поверхностной электромагнитной волны;Рн1 и РК1 - мощности поверхностной волны в начале и в конце ее распространени вдоль поверхности исследуемого объекта на частоте fi;Рн2 и Рк2 - мощности поверхностной волны в начале и в конце ее распростране- ни вдоль поверхности исследуемого объекта на частоте fa;b - глубина залегани дефекта, м; Ьмакс максимально возможна глубина залегани дефекта, м;а - максимальный линейный размер дефекта , м.генератор двухчастотныйделитель мощностиизмеритель мощностиизмеритель мощностиIустройство направл ющее поверхностные волныприемникповерхностныхволн
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904873848A SU1748029A1 (ru) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | Способ СВЧ-дефектоскопии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904873848A SU1748029A1 (ru) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | Способ СВЧ-дефектоскопии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1748029A1 true SU1748029A1 (ru) | 1992-07-15 |
Family
ID=21540366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904873848A SU1748029A1 (ru) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | Способ СВЧ-дефектоскопии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1748029A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532414C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2014-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Способ дефектоскопии теплозащитных и теплоизоляционных покрытий изделий |
-
1990
- 1990-10-11 SU SU904873848A patent/SU1748029A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
За вка FR № 2206512, кл. G01 S3/00, 1978 Технологический неразрушающий контроль пластмасс. Л.: Хими , 1979, с. 61-127. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532414C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2014-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Способ дефектоскопии теплозащитных и теплоизоляционных покрытий изделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2962411C (en) | Nondestructive, absolute determination of thickness of or depth in dielectric materials | |
RU2507506C2 (ru) | Свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металле | |
US8035400B2 (en) | High-resolution, nondestructive imaging of dielectric materials | |
US4669312A (en) | Method and apparatus for ultrasonic testing of defects | |
US20190257770A1 (en) | Microwave sensor | |
SU1748029A1 (ru) | Способ СВЧ-дефектоскопии | |
RU2723913C1 (ru) | Устройство для иммерсионного ультразвукового контроля | |
JP2001343365A (ja) | 金属薄板の厚み共振スペクトル測定方法及び金属薄板の電磁超音波計測方法 | |
RU2301987C1 (ru) | Свч-способ интроскопии неоднородности диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий поверхностной медленной волной | |
RU2256165C2 (ru) | Свч способ локализации неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле и оценка их относительной величины | |
Hamzehkanloo | Non-destructive inspection and analysis of hardened steel plates by ultrasonic test with backscatter technique | |
RU2009452C1 (ru) | Устройство для дистанционного определения параметров вибрирующих объектов | |
RU2786717C1 (ru) | Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука | |
RU2570097C1 (ru) | Способ ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии | |
Suparta | Estimation of solid material surface roughness using time-of-flight ultrasound immerse transducer | |
Kozlov et al. | Comparative analysis of different methods of acoustic beam angle measurement and calculation of directivity patterns for angle piezoelectric transducers | |
Hayashi et al. | Remote defect imaging for plate-like structures based on the scanning laser source technique | |
SU943531A1 (ru) | Способ измерени уровн | |
Ahmad et al. | Microwave-and Millimeter-Wave Inspection | |
RU2452938C1 (ru) | Способ определения толщины металлического покрытия | |
Didenkulov et al. | Nonlinear acoustic technique for crack detection | |
RU2570596C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик строительных материалов и изделий | |
Manavipour et al. | Monitoring of drying of cement screed with the help of ultra-wideband microwaves and air-coupled antennas | |
SU1698725A2 (ru) | Способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов | |
NZ718193B2 (en) | Nondestructive, absolute determination of thickness of or depth in dielectric materials |