Radiotalasna metoda za praćenje mikrotalasnih zgrada. Radiotalasi, radijacijske metode kontrole OIE

Tema: Radiotalasni tip ispitivanja bez razaranja

Metoda radio talasa Ispitivanje bez razaranja zasniva se na registraciji promjena parametara radio-elektromagnetnih valova u interakciji sa objektom kontrole. Obično se koriste talasi mikrotalasnog opsega dužine od 1 mm do 100 mm. Oni kontrolišu proizvode napravljene od materijala kod kojih radio talasi ne prigušuju mnogo: dielektrici (plastika, keramika, fiberglas), magnetodielektrici (feriti), poluprovodnici, metalni predmeti tankih zidova.

Po prirodi interakcije sa uredu razlikovati metode propušteno, reflektovano, raspršeno zračenje i rezonantno.

Ako je kontrolirana vrijednost direktno povezana sa jačinom polja (snagom) reflektovanog, propuštenog ili raspršenog zračenja, koristi se metoda kontrole amplitude. Tehnička implementacija metode je jednostavna, ali niska otpornost na buku ograničava njenu primjenu. Pouzdaniji rezultati se dobijaju faznim i amplitudsko-faznim metodama, na osnovu odabira korisnih informacija sadržanih u promjenama amplitude i faze vala.

Ako debljina objekta prelazi valnu dužinu korištenog sondirajućeg zračenja, preporučuje se korištenje geometrijske ili vremenske metode za mjerenje.. U prvom slučaju, kontrolisani parametar je povezan sa odstupanjem položaja reflektovanog snopa u ravni snimanja u odnosu na izabrani koordinatni sistem, u drugom slučaju sa promjenom kašnjenja signala u vremenu.

Metoda polarizacije koristi se za kontrolu tankoslojnih i anizotropnih materijala., na osnovu analize promjena u ravni ili vrsti polarizacije oscilacija nakon interakcije zračenja sa OK. Prije testiranja, prijemna antena se postavlja sve dok signal na njenom izlazu iz referentnog OK ne postane nula. Signali sa testiranog OK karakterišu stepen odstupanja njihovih svojstava od oglednog.

Holografska metoda daje dobre rezultate u kontroli unutrašnje strukture OC-a, međutim, zbog složenosti njegove hardverske implementacije, metoda je ograničene upotrebe.

Najpotpunije informacije se dobijaju upotrebom višeelementnih antena, jer je u ovom slučaju moguće reproducirati unutrašnju strukturu objekta.

Da bi se povećala rezolucija detekcije grešaka, koristi se metoda samouspoređivanja. Realizuje se pomoću dva seta emisionih i prijemnih uređaja, što bliže jedan drugom. Rezultirajući signal je određen razlikom u amplitudama i fazama signala prijemnika svakog kanala. Prisutnost defekta dovodi do promjene uslova širenja talasa u jednom kanalu i pojave diferencijskog signala. Analiza dinamike promjena signala tokom periodičnog prolaska defekta kroz kontrolnu zonu radiotalasnog detektora mana omogućava smanjenje praga njegove osjetljivosti.

Rezonantna metoda upravljanje radio talasima se zasniva na uvođenju OK u rezonator, talasovod ili dugačku liniju i registrovanju promena parametara elektromagnetnog sistema (rezonantna frekvencija, faktor kvaliteta, broj pobuđenih tipova oscilacija itd.). Ova metoda kontrolira dimenzije, elektromagnetna svojstva, deformacije i druge parametre. Rezonantna metoda se uspješno koristi za kontrolu nivoa tečnosti u rezervoarima i parametara kretanja različitih objekata.

Radiotalasna ispitivanja se koriste za rješavanje svih tipičnih problema ispitivanja bez razaranja: mjerenje debljine, detekcija grešaka, strukturoskopija i introskopija (kontrola unutrašnje strukture). Oprema koja se koristi u ovom slučaju u pravilu je izgrađena na bazi standardnih ili moderniziranih mikrovalnih elemenata. Poseban element u rješavanju konkretnog problema može biti izvor ili prijemnik zračenja, kao i uređaj za fiksiranje i pomicanje objekta.

Od ostalih karakteristika kontrole radio talasa u poređenju sa optičkom i radijacionom kontrolom, treba istaći upotrebu metode impedanse za izračunavanje parametara signala i srazmernost talasne dužine zračenja sa dimenzijama putanje radio talasa "izvor zračenja - kontrolni objekat - prijemnik zračenja".

Radiotalasna sredstva za ispitivanje bez razaranja su senzori sa osjetljivim elementom, u kojem se kontrolirana vrijednost pretvara u informativni parametar; mikrovalni generatori - izvori elektromagnetnih oscilacija; sekundarni pretvarači su dizajnirani za generiranje registracionih i kontrolnih signala.

Klasifikacija uređaja. Uređaji za upravljanje radio talasima mogu se klasifikovati prema različitim kriterijumima.

Prema informativnom parametru razlikuju se uređaji:

- amplituda;

– faza;

– amplituda-faza;

- polarizacija;

– rezonantan;

- greda;

– frekvencija;

- pretvaranje (vrsta talasa);

– spektralni.

Prema rasporedu prijemnika i emitera mikrotalasne energije u odnosu na kontrolisanu

uzorci mogu biti:

– za prolaz (dvosmjerni pristup);

– refleksija (jednosmjerni pristup);

- kombinovano.

Postoje sljedeći oblici generiranja signala:

– analogni;

- difrakcija;

- optički.

Pri korištenju ove vrste kontrole, prisutnost defekata na proizvodima koji se proučavaju dovodi do pojave dodatnih refleksija elektromagnetnog polja, koje mijenjaju obrazac interferencije i uzrokuju dodatne gubitke energije. Ova metoda se koristi u detekciji mana dielektrika, kao iu proučavanju stanja površine provodnih tijela.

Nedostatak mikrovalne metode je relativno niska rezolucija uređaja koji implementiraju ovu metodu, zbog male dubine prodiranja radio talasa u metale.

Prilikom interakcije s materijalom proizvoda mijenjaju se parametri mikroradiovalova kao što su koeficijenti prijenosa i refleksije, slabljenje, raspršenje, faza, vrsta i ravnina polarizacije. Promjene ovih vrijednosti tijekom prolaska mikroradio valova kroz kontrolirani proizvod ili refleksije od njega karakteriziraju unutarnje stanje proizvoda, posebno prisutnost različitih nedostataka (odvajanje, poroznost, pukotine, strane inkluzije, neravnomjerna raspodjela vezivo, strukturna oštećenja itd.). Jedan od glavnih zadataka mikrovalne metode je detekcija ovih defekata u polimernim materijalima, a posebno u materijalima koji su neprozirni za vidljivi opseg valnih dužina.

Trenutno se u industriji koriste konstrukcije od polimernih materijala različitih konfiguracija. To mogu biti ravne jednoslojne i višeslojne ploče, cilindrični i sferni proizvodi izrađeni na različite načine, ljepljivi spojevi. Za svaku vrstu proizvoda potrebno je odabrati način kontrole i način rada detektora nedostataka.

Radiotalasne metode, u zavisnosti od načina unosa i prijema mikrotalasnog signala, dele se na talasovodne, rezonatorske i slobodni prostor. Međutim, metode slobodnog prostora najčešće se koriste u praksi ispitivanja bez razaranja. To je zbog činjenice da su valovodne i rezonatorske metode povezane s potrebom stavljanja kontroliranog proizvoda ili uzorka unutar valovoda. Dimenzije unutrašnje šupljine talasovoda ili rezonatora, posebno na kratkim talasnim dužinama, značajno ograničavaju opseg proizvoda koji se kontrolišu ovim metodama.

Od radiotalasnih metoda mikrotalasnog slobodnog prostora koriste se amplituda, faza, polarizacija i rasejanje. Prema načinu rada dijele se na metode "za prolaz" i

"za razmišljanje". Izbor načina rada određen je dizajnom proizvoda i prozirnošću zidova.

Metoda kontrole amplitude zasniva se na snimanju intenziteta mikroradio talasa koji se prenose kroz proizvod ili se reflektuju od njega. Mjerene veličine u metodi kontrole amplitude su koeficijenti transmisije i refleksije, indeks slabljenja. Ovi koeficijenti se odnose na dielektričnu konstantu i debljinu stijenke ispitivanog proizvoda.

Koeficijenti transmisije i refleksije nalaze se iz Maxwellovih jednadžbi za jednoslojne i višeslojne medije uz uvođenje normalne impedanse u ove jednačine, koja se podrazumijeva kao omjer tangencijalnih komponenti električnog i magnetskog polja. Za slučaj kada je vektor jačine električnog polja E paralelan sa interfejsom razmatranog medija, impedansa je jednaka

i cos 

i za slučaj kada je vektor magnetnog polja H paralelan sa interfejsom

U idealnim uslovima, u talasovodu se uspostavlja režim putujućeg talasa, koji se odlikuje činjenicom da ako se bilo koji merač jačine električnog polja pomera duž talasovoda, onda će indikatorski uređaj pokazati istu vrednost bez obzira na svoju lokaciju.

Ali, po pravilu, nije moguće stvoriti idealne uslove razmnožavanja, a samim tim i potpunu sliku

Polje se formira od skupa valova koji se šire od generatora do opterećenja, i valova koji se šire u suprotnom smjeru - od bilo koje nehomogenosti do generatora. U ovom slučaju, način stajaćih talasa se uspostavlja u talasovodu. Svaki talasovod karakteriše naponski odnos stajaćih talasa (VSWR), koji bi u idealnim uslovima trebao biti jednak 1. U praksi se talasovodne linije sa VSWR = 1,02 ... 1,03 smatraju prilično dobrim.

Svojstva stajaćih talasa i mogućnost uspostavljanja veze između posmatranih pojava i karakteristika nehomogenosti koja izaziva refleksiju su od velike praktične važnosti i razmatraju se u nastavku.

Ako je maksimalni napon koji uređaj bilježi Umax, a minimalni Umin, tada je vrijednost koja se naziva koeficijent stajaćeg vala napona jednaka

Vrijednost r može se izraziti u odnosu na upadne i reflektirane valove:

U pad  U neg

U pad − U neg

Odnos Uotr/Upad određen iz ove jednačine naziva se koeficijent refleksije G. U opštem slučaju, ovaj koeficijent je kompleksan broj. Jednačina za r se može napisati u sljedećem obliku:

Postoji posebno ravnalo za izračunavanje koeficijenta naponskog stojećeg talasa i koeficijenta refleksije iz rezultata merenja Umax i Umin.

Da bi se izbjegli veliki gubici snage, da bi se postigao stabilan rad generatora i da bi se dobili precizni rezultati mjerenja, potrebno je pažljivo pratiti povezivanje valovoda pomoću

prirubnice. Glavni zahtjevi su iste dimenzije valovoda, njihova visoka koaksijalnost i sprječavanje zazora između prirubnica ako nemaju posebne uređaje za usklađivanje.

Zbog mogućnosti savijanja valovoda u bilo kojoj ravnini (savijanje u E ili H ravnini)

moguće je kreirati uređaje koji omogućavaju kontrolu na teško dostupnim mjestima. Da bi se postiglo dobro poklapanje krivina sa putanjom talasovoda, potrebno je da poluprečnik bude zaobljen

savijanje je bilo jednako ili veće od

2 c. To važi i za tzv. obrte, tj. talasovod-

elementi koji obezbeđuju rotaciju ravni polarizacije za 45° ili 90°.

U ovom slučaju, mora se imati na umu da se svaka putanja talasovoda izračunava za raspon talasnih dužina. Stoga se uvjeti podudaranja i omjer stojećeg talasa izračunavaju uzimajući u obzir podesivi opseg talasnih dužina.

Za provođenje istraživanja često je potrebno pomjeriti antenske uređaje za određenu udaljenost bez promjene položaja preostalih dijelova puta. Ovo se može postići sa fleksibilnim talasovodima. Ako u centimetarskoj tehnologiji postoje fleksibilni valoviti valovi, onda je u milimetarskom rasponu moguće uspješno koristiti dugi komad valovoda savijenog slovom

Klasifikacija uređaja. Uređaji za upravljanje radio talasima mogu se klasifikovati prema različitim kriterijumima.

4 Prema informativnom parametru razlikuju se uređaji:

- amplituda;

– faza;

– amplituda-faza;

- polarizacija;

– rezonantan;

- greda;

– frekvencija;

- pretvaranje (vrsta talasa);

– spektralni.

5 Prema rasporedu prijemnika i emitera mikrotalasne energije u odnosu na kontrolisani uzorak, mogu postojati:

– za prolaz (dvosmjerni pristup);

– refleksija (jednosmjerni pristup);

- kombinovano.

6 Postoje sljedeći oblici generiranja signala:

– analogni;

- difrakcija;

- optički.

Glavni fizički parametri u uređajima su koeficijenti refleksije, transmisije, apsorpcije, refrakcije, polarizacije, konverzije.

Ispod su glavne karakteristike uređaja izgrađenih na različitim principima.

Amplitudno-fazni uređaji "za prolaz". U ovom slučaju, unutrašnje stanje ispitnog objekta je određeno djelovanjem medija na signal koji je prošao kroz uzorak.

Šematski dijagram metode je prikazan na sl. 1.7. Osnova metode je prisustvo dvije antene (prijemne i odašiljajuće) koje se nalaze na suprotnim stranama ispitnog objekta i, po pravilu, koaksijalne jedna s drugom.

U osnovi, postoje dva osnovna blok dijagrama uređaja u kojima se primjenjuje metoda "na putu" (slika 1.8).

Princip rada kruga, u kojem su svi elementi označeni punom linijom, je sljedeći. Mikrovalna energija iz klystron generatora 2 se preko ventila 3 dovodi do talasovoda i atenuatora

4 do emisione sire 5. Energija prolazi kroz uzorak 10, prima je prijemnom antenom 6 i kroz mjerni atenuator ulazi u detektor 7, nakon čega se signal pojačava i dovodi do indikatorskog uređaja 8.

Rice. 1.7 Šematski dijagram formiranja signala u shemi "prolaska":

l0 je dužina roga; l1 je rastojanje od ivice emitivne sire do prve površine; l2 je rastojanje od druge površine do prijemnog truba;

h je debljina kontroliranog proizvoda; r1,2 je koeficijent refleksije od prve i druge granice; g1,2 je koeficijent transparentnosti prve i druge granice;

E1 je emitovani talas; E2 - talas u uzorku; E3 - primljeni talas

Rice. 1.8 Blok dijagram amplitudsko-faznih uređaja koji rade prema shemi "prolaska":

1 - napajanje; 2 – izvor mikrotalasne energije; 3 - element za razdvajanje

(feritni ventil); 4 - prigušivač; 5 - radijaciona antena;

6 - prijemna antena; 7 - detektor; 8 - jedinica za obradu informacija;

9 - fazni pomerač; 10 - predmet kontrole

Takva shema omogućava kontrolu svojstava materijala veličinom slabljenja mikrovalne energije u uzorku, mjerenom na skali atenuatora, uz pomoć koje se održava signal indikatorskog uređaja uređaja na konstantnom nivou.

U većini praktičnih slučajeva, snaga primljenog signala može se odrediti pomoću formule

 2 g1 g 2  (l  h) 2  (l  3h) 2 − (l  h)(l  3h)

gdje je P0 snaga zračenja; l = l1 + l2 + l3;

faktori refleksije i transmisije.

2  diel

je talasni broj u uzorku; r1, r2, g1, g2

Šema u kojoj su neki elementi označeni isprekidanom linijom često se naziva interferometar otvorenog kraka. U ovoj šemi, odaslani signal se upoređuje po amplitudi i fazi sa referentnim signalom koji se dovodi kroz prigušivač 4 i fazni pomerač 9. Takva šema ima veći informativni kapacitet od prve, ali u nekim slučajevima, kada je kontrolni objekat veliki , teško je implementirati.

Da bi se eliminisao uticaj rerefleksije, potrebno je uskladiti interfejse sa prijemnom i emitujućom antenom, tj. eliminirati pojavu stojećeg vala.

Amplitudno-fazni uređaji "za refleksiju". Unutrašnje stanje ispitnog objekta određeno je uticajem okoline na signal reflektovan od defekta ili površine uzorka.

Šematski dijagram metode je prikazan na sl. 1.9. Osnova metode je jednostrana lokacija prijemne i odašiljajuće antene. Postoje dva blok dijagrama uređaja koji rade po metodi "refleksije" (slika 1.10).

Princip rada takvih shema je sljedeći. Energija mikrotalasnog klystron generatora 2 dovodi se kroz ventil 3 do zračeće antene 5. Reflektovani signal (obično zbir svih reflektovanih signala) pada ili na istu antenu (slika 1.10, a) i uz pomoć odgovarajući

Rice. 1.9 Šematski dijagram generiranja signala u amplitudsko-faznim uređajima koji rade prema shemi "refleksije":

l0 je dužina roga; l je udaljenost od reza roga do površine;

h je debljina uzorka; E1 - komunikacioni signal prijemne i emitivne antene;

E2 – signal reflektovan od prve granice; E3 - signal odbijen

od druge granice; E4 - signal reflektiran od defekta

Rice. 1.10 Blok dijagram amplitudno-faznih uređaja,

radi "za razmišljanje":

a – varijanta sa jednom sondom; b - verzija sa dvije antene: 1 - napajanje;

2 – izvor mikrotalasne energije; 3 - element za razdvajanje; 4 - čvor za razdvajanje emitovanih i primljenih signala (dvotalasni T, usmereni sprežnik, slot most, itd.); 5 - emitivna (prijemna) antena; 6 - detektor; 7 - indikatorski uređaj; 8 - objekt kontrole

talasovodni elementi se dovode do detektora 6, ili do druge prijemne antene 5 (slika 1.10, b), detektuju se, obrađuju i dovode do indikatorskog uređaja 7.

Osnovna karakteristika uređaja je postojanje veze između emitivne i prijemne antene (E1), što je određeno dizajnom antena. U verziji sa jednom sondom, veza postoji zbog toga što dio snage generatora ulazi u dio detektora duž unutrašnjih puteva talasovoda. U verziji sa dvije sonde, komunikacija se uočava zbog udaranja dijela snage zračenja na prijemnu antenu.

Konstruktivna veza je u suštini referentni signal sa kojim se zbraja reflektovani signal. Za razne zadatke ova veza može biti korisna i smetati. Dakle, da bi se signal izolovao samo od kvara, komponente signala moraju biti isključene. U ovom slučaju, detektabilnost defekta zavisi samo od osetljivosti prijemnika, a na očitavanje instrumenta ne utiče promena udaljenosti od uzorka do antene.

U slučaju prisustva svih komponenti signala, oblik signala sa udaljenosti ima izražen interferentni karakter, koji zavisi od odnosa amplitude i faze reflektovanog i komunikacionog signala. Reflektirani signal ovisi o strukturi emitiranog polja, svojstvima ispitnog uzorka i udaljenosti l.

Razlika između elektromagnetskih svojstava defektnog područja i područja bez defekata je razlog za promjenu amplitude i faze reflektiranog signala. To dovodi do promjene oblika smetnje

krivo. Mogućnost detekcije defekta zasniva se na postojanju razlike intenziteta ∆l

na datom položaju antene (na datoj udaljenosti između površine uzorka i antene).

Treba imati na umu da je u tačkama koje odgovaraju tačkama preseka dve krive interferencije nemoguće detektovati defekt, tj. mogu postojati zone bez otkrivanja. Njihova širina

∆l je određen minimalnom vrijednošću signala koju sistem može snimiti

registracija.

Uređaji se polariziraju. Unutrašnje stanje kontrolnog objekta određeno je uticajem na vektor polarizacije signala.

Uređaji mogu koristiti sheme "prijenosa" i "odraza". Osnovni položaj je takav početni relativni položaj ravni polarizacije emitivne i prijemne antene, kada je signal u prijemnoj anteni nula. Samo u prisustvu defekta ili strukturne nehomogenosti koja mijenja ravan polarizacije emitiranog signala ili mijenja vrstu polarizacije (od ravni paralelne u eliptičnu ili kružnu), signal se pojavljuje u prijemnoj anteni.

Treba imati na umu da medij može uticati na smjer rotacije ravni polarizacije (lijevo i desno), što može poslužiti i kao informativni parametar.

Rezonantni uređaji. U ovom slučaju, unutrašnje stanje ispitnog objekta je određeno utjecajem medija na promjenu takvih rezonantnih parametara kao što su faktor kvalitete Q, pomak rezonantne frekvencije fres i raspodjela polja u rezonatoru.

Najrasprostranjeniji je cilindrični rezonator pobuđen na talasu tipa H01

Prednost takvog rezonatora je mogućnost korištenja uzoraka dovoljno velikih promjera i njegovo restrukturiranje pomoću pokretnog klipa, posebno beskontaktnog.

Instrumentalna konverzija valnog oblika. Metoda se zasniva na činjenici da talas najvišeg tipa, kada naiđe na defekt (nehomogenost), „degeneriše“, tj. se pretvara u val glavnog oblika, koji prolazi kroz odgovarajući filter. U ovom slučaju mogu se koristiti šeme

"refleksija" i "transmisija". Princip konverzije osigurava visoku selektivnost defekata.

Rice. 1.11 Šema cilindričnog rezonatora pobuđenog na talasu tipa H01:

a – distribucija polja; b – lokacija uzorka; 2b je prečnik uzorka;

2a je prečnik rezonatora; l je visina rezonatora i uzorka

Beam uređaji. Unutrašnje stanje kontrolnog objekta određeno je uticajem okoline na pravac prostiranja elektromagnetnog talasa. Instrumenti koriste principe geometrijske optike, uglavnom Snellov zakon. U ovom slučaju mogu se primijeniti sheme "odraz" i "prijenos" (slika 1.12).

Korisni signal je funkcija izlaza (tačka a) iz uzorka mikrovalnog signala.

Kvazioptički uređaji. Radio slika formirana uz pomoć radio-optičkih sistema (leće, ogledala, sočiva) sadrži sve informacije o ispitivanom objektu i daje vidljivu sliku na slikama bliskim prirodnim.

Radio slika se može dobiti i metodom refleksije i metodom prijenosa (slika 1.13).

Kvazioptička metoda se može koristiti za proučavanje blisko lociranih objekata (udaljenost od prijemne ravnine do objekta je oko 1 ... 4 m) i udaljenih objekata na udaljenosti većoj od 80

Metoda je primenljiva za talase čija je dužina manja od 3 cm.

Uređaji čiji je rad zasnovan na radioholografskoj metodi. U ovom slučaju, unutrašnje stanje kontrolnog objekta određuje se ili interferentnim uzorkom ili rekonstruisanom slikom. Prvi slučaj se obično koristi za dobijanje informacija prilikom poređenja dela sa standardom. U drugom slučaju analizira se vidljiva slika.

2

Instrumenti koji koriste više frekvencija. U ovoj metodi, unutrašnje stanje kontrolnog objekta određuje se ili pomakom rezonantne apsorpcione frekvencije, ili poređenjem dvije ili više frekvencija, ili analizom frekvencijskog spektra.

Osnova metode frekvencije je korištenje simultano emitiranog širokog spektra

frekvencije ili promjene frekvencije u određenom intervalu, kada je korisni signal proporcionalan promjeni amplitude, frekvencije, njegovom pomaku u elektromagnetnom spektru, odvajanju razlike frekvencije na nelinearnom elementu. Metoda se može kombinovati sa metodama "refleksije" i "transmisije".

Ministarstvo obrazovanja Republike Bjelorusije

Bjeloruski državni univerzitet za informatiku i

radio elektronika

Odjeljenje za OIE

«Radioval, metode zračenja RECI kontrole. Metode elektronske mikroskopije»

MINSK, 2008

Metoda radio talasa

Radiotalasne metode se zasnivaju na interakciji elektromagnetnog polja u opsegu talasnih dužina od 1 do 100 mm sa objektom upravljanja, pretvaranju parametara polja u parametre električnog signala i prenosu na uređaj za snimanje ili sredstvo za obradu informacija.

Prema primarnom informativnom parametru razlikuju se sljedeće mikrovalne metode: amplituda, faza, amplitudno-fazna, geometrijska, temporalna, spektralna, polarizacijska, holografska. Opseg mikrotalasnih metoda radiotalasnog tipa ispitivanja bez razaranja dat je u tabeli 1 i u GOST 23480-79.

Radiotalasne metode ispitivanja bez razaranja

Naziv metode

Područje primjene

Faktori koji ograničavaju obim

Kontrolisani parametri

Osjetljivost

Preciznost

amplituda

Mjerenje debljine poluproizvoda, proizvoda od radiotransparentnih materijala

Kompleksna konfiguracija. Promjena jaza

između antene sonde i kontrolne površine.

Debljina do 100 mm

1 - 3 mm

Defektoskopija poluproizvoda, proizvoda i konstrukcija od dielektrika

Defekti: pukotine, raslojavanja, potpresivanje

Pukotine veće od 0,1 - 1 mm

faza

Mjerenje debljine pločastih materijala i poluproizvoda, slojevitih proizvoda i dielektričnih struktura.

Valovitost profila ili površine ispitnog objekta pri koraku manjem od 10L. Određivanje od uticaja amplitude signala

Debljina do 0,5 mm

5 - 3 mm

Kontrola "električne" (fazne) debljine

Debljina do 0,5 mm

0,1 mm

Amplitudna faza

Mjerenje debljine materijala, poluproizvoda, proizvoda i konstrukcija od dielektrika, kontrola promjene debljine.

Brojanje dvosmislenosti sa promjenom debljine većom od 0,5A, E Promjena dielektričnih svojstava materijala ispitnih objekata sa vrijednošću većom od 2%. Debljina preko 50 mm.

Debljina 0 –

0,05 mm

±0,1 mm

Amplitudna faza

Detekcija kvarova slojevitih materijala i proizvoda od dielektrika i poluprovodnika debljine do 50 mm

Promjena razmaka između antene sonde i površine ispitnog objekta.

Delaminacije, inkluzije, pukotine, promjene gustoće, neravnomjerna raspodjela sastavnih dijelova

Uključci reda 0,05A, E. Pukotine sa otvorom reda 0,05 mm Varijacija gustine reda 0,05 g/cm3

Geometrijski

Mjerenje debljine proizvoda i konstrukcija od dielektrika: kontrola apsolutnih vrijednosti debljine, preostale debljine

Složena konfiguracija kontrolnih objekata; neparalelne površine. Debljina preko 500mm

Debljina 0 -500 mm

1.0mm

Detekcija grešaka u poluproizvodima i proizvodima: kontrola školjki, raslojavanja, stranih inkluzija u proizvodima od dielektričnih materijala

Kompleksna konfiguracija kontrolnih objekata

1.0mm

1 –3%

vrijeme-

Mjerenje debljine struktura i medija koji su dielektrici

Prisustvo "mrtve" zone. Nanosekundna tehnika. Na-

Debljina preko 500mm

5-10 mm

Noah

Detekcija kvarova dielektričnih medija

zamjena generatora snage veće od 100 MW

Određivanje dubine oštećenja do 500 mm

5 - 10 mm

Spektralno

Detekcija kvarova poluproizvoda i proizvoda od radiotransparentnih materijala

Stabilnost frekvencije generatora je veća od 10 -6 . Prisustvo izvora magnetnog polja. Složenost stvaranja osjetljivog puta u opsegu podešavanja frekvencije više od 10%

Promjene u strukturi i fizičkim i kemijskim svojstvima materijala ispitnih objekata, inkluzija

Mikrodefekti i mikronehomogenosti su mnogo manji od radne talasne dužine.

polarizirajući

Detekcija kvarova poluproizvoda, proizvoda i konstrukcija od dielektričnih materijala.

Kompleksna konfiguracija. Debljina preko 100 mm.

Konstrukcijski i tehnološki nedostaci koji uzrokuju anizotropiju svojstava materijala (anizotropija, mehanička i termička naprezanja, tehnološka kršenja poretka strukture)

Defekti s površinom većom od 0,5 - 1,0 cm 2.

Holografski znak

Detekcija kvarova poluproizvoda, proizvoda i konstrukcija od dielektričnih i poluprovodničkih materijala sa stvaranjem vidljive (volumetrijske) slike

Stabilnost frekvencije generatora je veća od 10 -6 . Poteškoće u stvaranju referentnog snopa ili polja sa ujednačenim amplitudsko-faznim karakteristikama. Složenost i visoka cijena opreme.

Inkluzije, delaminacije, različite debljine. Promjene u obliku objekata.

Pukotine sa otvorom od 0,05 mm

Napomena: λ je talasna dužina u kontrolisanom objektu; L je veličina otvora antene u smjeru valovitosti.

Neophodan uvjet za korištenje mikrovalnih metoda je usklađenost sa sljedećim zahtjevima:

Odnos najmanje veličine (osim debljine) kontrolisanog objekta i najveće veličine otvora antene sonde mora biti najmanje jedan;

Najmanja veličina minimalnih uočljivih defekata treba da bude najmanje tri puta veća od hrapavosti površine kontrolisanih objekata;

Rezonantne frekvencije spektra reflektovanog (raspršenog) zračenja ili jačina magnetnih polja materijala predmeta i defekta moraju imati razliku koja je određena izborom određenih tipova uređaja za snimanje.

Varijante rasporeda antenskih pretvarača u odnosu na kontrolni objekat date su u tabeli 1.

Metode ove vrste kontrole omogućavaju određivanje debljine i otkrivanje unutrašnjih i površinskih nedostataka u proizvodima uglavnom od nemetalnih materijala. Radiotalasna detekcija grešaka omogućava mjerenje debljine dielektričnih premaza na metalnoj podlozi sa visokom preciznošću i produktivnošću. U ovom slučaju, amplituda sondirajućeg signala je glavni informacioni parametar. Amplituda zračenja koja prolazi kroz materijal se smanjuje zbog mnogih razloga, uključujući prisustvo defekata. Pored toga, talasna dužina i njena faza se menjaju.

Postoje tri grupe metoda radiotalasne detekcije grešaka: transmisija, refleksija i rasejanje.

Oprema radiotalasne metode obično sadrži generator koji radi u kontinuiranom ili impulsnom režimu, rog antene dizajnirane da unose energiju u proizvod i primaju odaslani ili reflektovani talas, pojačalo primljenih signala i uređaje za generisanje komandnih signala koji kontrolišu različite vrste mehanizama.

Prilikom ispitivanja folijskih dielektrika, površina ispitnog uzorka se skenira usmjerenim snopom mikrovalnih pećnica valne dužine 2 mm.

U zavisnosti od parametara koji se koriste u mikrotalasima, detektori grešaka se dele na fazne, amplitudno-fazne, geometrijske, polarizacione.

Promjena u odnosu na amplitudu vala računa se na referentni proizvod. Amplitudni detektori mana su najjednostavniji u pogledu podešavanja i rada, ali se koriste samo za otkrivanje dovoljno velikih defekata koji značajno utiču na nivo primljenog signala.

Amplitudno-fazni detektori nedostataka omogućavaju otkrivanje defekata koji mijenjaju i amplitudu vala i njegovu fazu. Takvi detektori mana mogu pružiti dovoljno potpune informacije, na primjer, o kvaliteti folijskih dielektričnih praznina namijenjenih za proizvodnju pojedinačnih slojeva višeslojnih tiskanih ploča.

U polarizacijskim detektorima mana bilježi se promjena ravni polarizacije vala kada on stupa u interakciju s različitim nehomogenostima. Ovi detektori mana mogu se koristiti za otkrivanje skrivenih defekata u različitim materijalima, na primjer, za proučavanje dielektrične anizotropije i unutarnjih napona u dielektričnim materijalima.

Metode zračenja

Radijacijske metode ispitivanja bez razaranja podrazumijevaju se kao vrsta ispitivanja bez razaranja koja se zasniva na registraciji i analizi prodornog jonizujućeg zračenja nakon interakcije sa kontroliranim objektom. Metode zračenja temelje se na dobivanju informacija o detekciji mana na objektu pomoću jonizujućeg zračenja, čiji prolazak kroz supstancu prati jonizacija atoma i molekula medija. Rezultati kontrole određuju se prirodom i svojstvima korišćenog jonizujućeg zračenja, fizičkim i hemijskim karakteristikama kontrolisanih proizvoda, vrstom i svojstvima detektora (registratora), tehnologijom upravljanja i kvalifikacijama inspektora za kontrolu grešaka.

Radijacijske metode ispitivanja bez razaranja osmišljene su za otkrivanje mikroskopskih diskontinuiteta u materijalu kontroliranih objekata koji nastaju prilikom njihove izrade (pukotine, ovali, inkluzije, školjke itd.)

Klasifikacija radijacijskih MNC-ova prikazana je na Sl.1.

Metode elektronske mikroskopije (EM)

Elektronska mikroskopija se zasniva na interakciji elektrona sa energijom od 0,5 - 50 keV sa materijom, dok oni prolaze kroz elastične i neelastične sudare.

Razmotrimo glavne metode korištenja elektrona u kontroli tankoslojnih struktura (vidi sliku 2)

Tabela 1 -

Dijagrami rasporeda antena pretvarača u odnosu na kontrolni objekt.

Izgled antene sonde	Mogući način kontrole	Bilješka
1	2	3
	Amplituda, spektralna, polarizacija	-
	Faza, amplituda-faza, vremenska, spektralna	-
	Amplitudna, geometrijska, spektralna, polarizacija	-
	Faza, amplituda-faza, geometrijska, vremenska, spektralna	-
	Amplituda, spektralna, polarizacija.	-
	Amplituda, polarizacija, holografski.	Kao prijemna antena koristi se monoelementna antena.
	Amplitudna, holografska.	Višeelementna antena se koristi kao prijemna antena.
	Amplituda, amplituda-faza, vremenska, polarizacija	-
	Amplituda, faza, amplituda-faza, spektralna.	Funkcije odašiljanja (zračenja) i Antene su kombinovane u jednu antenu.

Oznake: - transduktorska antena;

Učitaj.

1 - mikrotalasni generator; 2 - predmet kontrole; 3 - mikrotalasni prijemnik; 4 - sočivo za stvaranje (kvazi) ravnog talasnog fronta; 5 – sočivo za formiranje radio slike; 6 - referentna (referentna) ruka mosnih kola.

Napomena: dozvoljeno je koristiti kombinacije rasporeda antenskih pretvarača u odnosu na ispitni objekat.

Skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM). Fokusirani elektronski snop 1 (slika 2) prečnika 2-10 nm pomoću sistema za otklanjanje 2 kreće se po površini uzorka (bilo dielektrični film Z1 ili poluprovodnik Z-11.) Istovremeno sa ovim snopom, elektronski snop kreće se duž ekrana katodne cijevi. Intenzitet elektronskog snopa je modeliran signalom koji dolazi iz uzorka. Horizontalno i vertikalno skeniranje elektronskog snopa omogućava promatranje određenog područja uzorka koji se proučava na CRT ekranu. Sekundarni i reflektirajući elektroni mogu se koristiti kao modulirajući signal.

Slika 1 – Klasifikacija metoda zračenja

Slika 2 – Načini rada skenirajuće elektronske mikroskopije

a) kontrast u propuštenim elektronima; b) kontrast u sekundarnim i reflektovanim elektronima; c) kontrast u indukovanoj struji (Z11 - uslovno postavljen van uređaja). 1 - fokusirani snop; 2 - sistem za skretanje; 3 - predmet proučavanja - dielektrični film; 4 - detektor sekundarnih i reflektovanih elektrona; 5 - pojačalo; 6 - generator sweep generatora; 7 - CRT; 8 - detektorska mreža; 9 - reflektovani elektroni; 10 - sekundarni elektroni.

Transmisiona elektronska mikroskopija (TEM) se zasniva na apsorpciji, difrakciji elektrona koji stupaju u interakciju sa atomima materije. U ovom slučaju, signal koji prolazi kroz film uzima se iz otpora spojenog serijski sa uzorkom Z1. Za dobijanje slike na ekranu koriste se moćna sočiva iza uzorka. Stranice uzorka moraju biti ravnoparalelne, čiste. Debljina uzorka treba da bude mnogo manja od srednjeg slobodnog puta elektrona i treba da bude 10..100 nm.

TEM omogućava određivanje: oblika i veličine dislokacija, debljine uzoraka i profila filma. Trenutno postoje PE mikroskopi do 3 MeV.

Skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM).

Slika se formira i zbog sekundarnih elektrona i zbog reflektovanih elektrona (slika 2). Sekundarni elektroni omogućavaju određivanje hemijskog sastava uzorka, dok reflektovani elektroni određuju morfologiju njegove površine. Kada se primeni negativan potencijal od -50 V, niskoenergetski sekundarni elektroni se blokiraju i slika na ekranu postaje kontrastna, jer se lica koja se nalaze pod negativnim uglom u odnosu na detektor uopšte ne vide. Ako se na detektorsku mrežu primijeni pozitivan potencijal (+250 V), tada se sa površine cijelog uzorka skupljaju sekundarni elektroni, što ublažava kontrast slike. Metoda vam omogućava da dobijete informacije o:

Topologija ispitivane površine;

Geometrijski reljef;

Struktura površine koja se proučava;

Sekundarni faktor emisije;

O promjeni provodljivosti;

O lokaciji i visini potencijalnih barijera;

O raspodjeli potencijala po površini i u površini (zbog naboja preko površine pri zračenju elektronima), kada skenirajući snop udari u površinu poluvodičkih uređaja, u njoj se induciraju struje i naponi koji mijenjaju putanje sekundarnih elektrona. IC elementi sa pozitivnim potencijalom, u poređenju sa područjima sa nižim potencijalom, izgledaju tamno. To je zbog prisustva usporavajućih polja iznad područja uzorka s pozitivnim potencijalom, što dovodi do smanjenja signala sekundarnih elektrona. Potencijalno-kontrastna mjerenja daju samo kvalitativne rezultate zbog činjenice da polja usporavanja zavise ne samo od geometrije tačke i napona, već i od raspodjele naprezanja po cijeloj površini uzorka;

Veliko širenje brzina sekundarnih elektrona;

Potencijalni kontrast je superponiran na topografski kontrast i na kontrast povezan s nehomogenošću sastava materijala uzorka.

Način inducirane (indukovane struje elektronskog snopa).

Elektronski snop visoke energije fokusiran je na malu površinu mikrokola i prodire kroz nekoliko slojeva njegove strukture, kao rezultat toga, u poluvodiču se stvaraju parovi elektron-rupa. Shema uključivanja uzorka prikazana je na (slika 2, c). S odgovarajućim vanjskim naponima primijenjenim na IC, mjere se struje zbog novorođenih nosilaca naboja. Ova metoda omogućava:

Odredite obim p-n prijelaza. Oblik perimetra utječe na probojne napone i struje curenja. Primarni snop elektrona (2) (sl. 3 i 4) kreće se duž površine uzorka (1) u x smjerovima, a ovisno o smjeru kretanja mijenja se vrijednost inducirane struje u p-n spoju. Iz fotografija p-n prelaza mogu se odrediti izobličenja perimetra p-n prelaza (slika 5).

Odrediti lokalni slom p-n spoja. Sa formiranjem lokalnog sloma p-n spoja, na mjestu proboja nastaje lavinsko množenje nosilaca struje (slika 6) Ako primarni snop elektrona (1) padne u ovo područje (3), tada elektron-rupa parovi koje generiraju primarni elektroni također se množe u p-n tranziciji, zbog čega će se u ovoj tački bilježiti povećanje signala i, shodno tome, pojava svijetle točke na slici. Promjenom obrnutog prednapona na p-n spoju, moguće je identificirati trenutak nastanka sloma, a identifikacijom strukturnih defekata, na primjer, korištenjem selektivnog jetkanja ili TEM-a, moguće je uporediti područje proboja s jednim ili drugim defektom.

Slika 3 - Šema prolaska elektronskog snopa

Slika 4 – Slika krajnjeg p-n spoja sa ciljem

određivanje njenog perimetra

1 - kraj p-n tranzicije; 2 – elektronski snop;

3 - oblast generisanja parova elektron-rupa.

Slika 4 - Slika planarnog p-n spoja sa ciljem

određivanje njenog perimetra

1 - planarni p-n prelaz; 2 - elektronski snop;

3 - oblast generisanja parova elektron-rupa.

Slika 5 - Distorzije perimetra planarnog p-n spoja odozgo

Pazite na nedostatke. Ako postoji defekt (4) u području p-n spoja (slika 6), onda kada primarni snop elektrona uđe u područje defekta, neki od generiranih parova se rekombinuju na defektu i, shodno tome, manji broj nosilaca će doći do granice p-n spoja, što će smanjiti struju u vanjskom kolu. Na p-n prijelaznoj fotografiji, ovo područje će izgledati tamnije od ostatka pozadine. Promjenom omjera između dubine p-n spoja i prodora primarnih elektrona, moguće je ispitati električnu aktivnost defekata koji se nalaze na različitim dubinama. Uočavanje defekata može se vršiti sa obrnutim i naprijed nagibima p-n spoja.

Auger elektronska spektroskopija (EOS).

Sastoji se od dobijanja i analize spektra elektrona koje emituju površinski atomi kada su izloženi snopu elektrona. Takvi spektri nose informacije:

O hemijskom (elementarnom) sastavu i stanju atoma površinskih slojeva;

O kristalnoj strukturi materije;

O raspodjeli nečistoća po površinskim i difuzijskim slojevima; Postavka za Auger spektroskopiju sastoji se od elektronskog topa, energetskog analizatora Auger elektrona, opreme za snimanje i vakuumskog sistema.

Slika 6 – Slika planarnog p-n spoja radi utvrđivanja kvara i identifikacije kvara.

1 – elektronski snop; 2 – planarni p-p spoj; 3 – metalna nečistoća; 4 - defekt.

Elektronski top omogućava fokusiranje električnog snopa na uzorak i njegovo skeniranje. Prečnik snopa u postavkama sa lokalnom Auger analizom je 0,07...1 µm. Energija primarnih elektrona varira unutar 0,5 ... 30 keV. U instalacijama Auger spektroskopije, analizator tipa cilindričnog ogledala obično se koristi kao energetski analizator.

Registracijski uređaj pomoću dvokoordinatnog registratora fiksira zavisnost , gdje je: N broj elektrona koji padaju na kolektor;

E k je kinetička energija Augerovih elektrona.

Vakuumski sistem EOS instalacije treba da obezbedi pritisak ne veći od 10 7 - 10 8 Pa. U najgorem vakuumu, zaostali plinovi stupaju u interakciju s površinom uzorka i iskrivljuju analizu.

Od domaćih EOS instalacija treba istaći skenirajući Auger spektrometar 09 IOS - 10 - 005 sa Auger lokalitetom u režimu skeniranja od 10 μm.

Na slici 7 prikazan je Auger spektar kontaminirane GaAs površine, iz kojeg se vidi da, uz glavne spektre GaAs, film sadrži atome nečistoće S, O i C. Snimanjem energija Augerovih elektrona koje emituju atomi tokom njihovog pobuđivanja i poređenjem ovih tabelarnih vrednosti određuje se hemijska priroda atoma iz kojih su ovi elektroni emitovani.

Slika 7 - Auger spektar kontaminirane GaAs površine

Napomena: metoda je dobila ime po francuskom fizičaru Pierreu Augeru, koji je 1925. otkrio efekat elektronske emisije atoma materije kao rezultat pobuđivanja njihovog unutrašnjeg nivoa rendgenskim kvantima. Ovi elektroni se nazivaju Auger elektroni.

Emisiona elektronska mikroskopija (EEM).

Pod posebnim uslovima, površina uzorka može emitovati elektrone, tj. biti katoda: kada se na površinu primjenjuje jako električno polje (emisija polja) ili pod djelovanjem čestica bombardiranja površine.

U emisionom mikroskopu prikazanom na sl. 8, površina uzorka je elektroda sistema koji sa anodom formira elektronsko sočivo.

Upotreba EEM-a je moguća za materijale koji imaju nisku radnu funkciju. Proizvod koji se proučava je takoreći sastavni dio elektronsko-optičkog sistema EEM-a i to je njegova suštinska razlika od SEM-a.

EEM se koristi za vizualizaciju mikropolja. Ako se p-n spoj (1) (slika 9) stavi u jednolično električno polje (2) i na njega se dovede blokirajući napon, tada će se polje koje stvara p-n spoj (3) (pri visokim strujama curenja) savijati. glavne linije polja.

Zakrivljenost linija omogućava određivanje raspodjele potencijala po površini uzorka.

Spektroskopija refleksije elektrona (EOS).

U EOS-u, površina promatranog uzorka održava se na takvom potencijalu da svi ili većina ozračenih elektrona ne padnu na površinu uzorka.

Princip njegovog rada prikazan je na sl. 10. Kolimirani snop elektrona usmjeren je na površinu uzorka okomito na nju. elektroni,

Slika 8 - Princip rada emisionog mikroskopa

Slika 9 - Vizualizacija p-n-spoja pomoću EEM-a

P-n-spoj, uključen u suprotnom smjeru; - elektronski

trajektorije polja p-n spoja.

Leće koje prolaze kroz zadnji otvor brzo se usporavaju i vraćaju nazad u tački određenoj potencijalom površine uzorka u odnosu na katodu i jačinom električnog polja na površini uzorka. Nakon okretanja, elektroni se ponovo ubrzavaju, lete natrag kroz sočiva, a uvećana slika se projektuje na katodoluminiscentni ekran. Dodatno uvećanje se može dobiti odvajanjem izlaznog snopa od dolaznog zraka u slabom magnetnom polju i upotrebom dodatnih sočiva za uvećanje na putu odlaznog snopa.

Kontrast u izlaznom snopu određen je topologijom površine i promjenama električnog potencijala i magnetnih polja na njoj.

Napon uzorka

Slika 10 – Princip rada elektronskog reflektivnog mikroskopa

LITERATURA

1. Gludkin O.P. Metode i uređaji za ispitivanje OIE i EVS. - M.: Više. skol., 2001. - 335 str.

2. Ispitivanje radio-elektronske, elektronsko računarske opreme i opreme za ispitivanje / ur. A. I. Korobova M.: Radio i komunikacija, 2002. - 272 str.

3. Mlitsky V.D., Beglaria V.Kh., Dubicki L.G. Ispitivanje opreme i mjernih instrumenata na uticaj vanjskih faktora. M.: Mashinostroenie, 2003 - 567 str.

4. Nacionalni sistem sertifikacije Republike Belorusije. Minsk: Gosstandart, 2007

5. Fedorov V., Sergejev N., Kondrašin A. Kontrola i ispitivanje u projektovanju i proizvodnji radioelektronske opreme - Tehnosfera, 2005. - 504 str.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Hostirano na http://www.allbest.ru/

Uvod

Jedan od najvažnijih problema cjevovodnog transporta je očuvanje normalnog stanja linearnog dijela polja i magistralnih cjevovoda. Podzemni cjevovodi koji rade u normalnim uslovima očuvani su najmanje nekoliko decenija. Na primjer, u Sjedinjenim Državama neki cjevovodi koji su radili dvadesetak godina potpuno su očuvani i ne zahtijevaju popravak. Tome je doprinijela velika pažnja posvećena sistematskom praćenju stanja podzemnih i nadzemnih cjevovoda i blagovremenom otklanjanju nastalih nedostataka.

U pravilu, većina kvarova na cjevovodima nastaje kao posljedica korozije i mehaničkih oštećenja, čije je određivanje lokacije i prirode povezano s nizom poteškoća i visokim materijalnim troškovima. Sasvim je očigledno da otvaranje cjevovoda radi njegovog direktnog vizuelnog pregleda nije ekonomski opravdano. Osim toga, može se ispitati samo vanjska površina cjevovoda. Zbog toga su poslednjih godina u našoj zemlji i inostranstvu napori specijalizovanih istraživačkih i projektantskih organizacija usmereni na rešavanje problema utvrđivanja stanja podzemnih i nadzemnih polja, magistralnih naftovoda bez njihovog otvaranja. Ovaj problem je povezan sa velikim tehničkim poteškoćama, ali se uz korištenje savremenih metoda i sredstava mjerne tehnike uspješno rješava.

U ovom radu ćemo razmotriti jednu od metoda koja omogućava otkrivanje nedostataka.

1. Posebnostiradio talasmetoda

Radiotalasno ispitivanje bez razaranja zasniva se na registraciji promjena parametara mikrotalasnih elektromagnetnih oscilacija u interakciji sa objektom proučavanja. Opseg talasnih dužina koji se uglavnom koristi u kontroli radio talasa je ograničen na 1 - 100 mm. Podopsezi od 3 cm i 8 mm su bolje savladani i opremljeni mjernom opremom.

Mikrovalno zračenje pripada oblasti radiotalasa, koji se koriste za prenos informacija od svog otkrića. Upotreba mikrotalasnih talasa u svrhe NDT zahtevala je stvaranje teorije njihove interakcije sa objektom kontrole. Sasvim je prirodno da razvijena teorija uzima u obzir rezultate dobijene u radio komunikaciji za valne sisteme sa raspoređenim parametrima (dugi vodovi, talasovodi, itd.) metodom impedanse, u kojoj se radio talasni put "izvor zračenja - kontrolni objekat - prijemnik zračenja" zamijenjen je modelom u obliku dugačke linije. U ovom slučaju, kanal širenja mikrotalasnih oscilacija (dvožični vodovi, talasovodi, slobodni prostor) karakteriše talasni otpor. Za idealni dielektrik, stvarno je pri e r = 1 jednako z 0 = 377 Ohm.

Stav g/(više a)=tgd naziva se tangentom dielektričnog gubitka i naziva se najvažnijim parametrima dielektrika. Ovdje je r specifična električna provodljivost; u - ugaona frekvencija. Na jednoj frekvenciji (tgd< 0,01) материал может считаться диэлектриком, на другой (tgд >100) - dirigent. U proračunima, idealni dielektrici uključuju materijale za koje tgd< 0,01. На частотах, меньших 9x10 6 Гц, морскую воду относят к классу диэлектриков; на частотах, больших 9x10 10 Гц, - к классу проводников. В промежуточной области 0,001 < tgд < 100 материал называют несовершенным диэлектриком, характеризующимся комплексной диэлектрической проницаемостью и комплексным волновым сопротивлением.

Za provodnike, imaginarni dio kompleksne permitivnosti je velik u odnosu na stvarni dio: e ">> e a i valni otpor određen izrazom z c će biti jednak kvadratnom korijenu omjera (shm a) / g. Sa povećanjem frekvencije, z c raste i, valovi ne mogu prodrijeti duboko u provodnik. Fenomen zaštite vanjskim slojevima materijala dubokih slojeva od prodiranja polja naziva se skin efekt. Karakteriše ga dubina. prodora ravnog vala, pri čemu se jačina polja E i H smanjuje za e puta.

Brzina širenja elektromagnetnog vala u nesavršenom dielektriku ovisi o frekvenciji, budući da je e "=r / w. Vrijednost v karakterizira brzinu kretanja tačaka koje održavaju istu fazu vala. Ovisnost v \u003d f (w) se naziva disperzija.. Kroz brzinu se nalazi talasna dužina l =vT v.

Kada elektromagnetski val prijeđe iz jednog medija u drugi duž normalne na graničnu površinu, formira se reflektirani val. Kada se oba vala superponiraju, formira se stojeći val, karakteriziran koeficijentom stojećeg vala za napon k stU = E max / E min ili koeficijentom putujućeg vala za napon k du = l / k stU. Maksimumi stojećeg talasa se dobijaju tamo gde se sabiraju efektivne vrednosti intenziteta upadnog i reflektovanog talasa, a minimumi gde se oduzimaju.

Parametri provodnih materijala na frekvenciji od 10 10 Hz

Gore navedene formule ukazuju na mogućnost dobijanja traženog rezultata na osnovu zakona geometrijske optike ili teorije dugih linija. Prilikom primjene drugog pristupa za izračunavanje parametara mikrovalnih signala, stvarni sistem "izvor zračenja - objekat upravljanja - prijemnik" zamjenjuje se modelom u obliku dugačke linije sa istim impedancijama i dimenzijama kao u stvarnom sistemu. . Primjer takvog modela prikazan je u nastavku. Elektromagnetski parametri slojeva proizvoda (ei, m i, g i) uzimaju se u obzir kroz kompleksne valne impedancije Z i segmenata dugih linija. Ulazna impedansa prijemnika i izlazna impedansa izvora zračenja (generatora) uzimaju se u obzir valnim impedancijama Z p i Z g.

Defekt raslojavanja u modelu je zamijenjen ravno-paralelnim slojem iste debljine kao i defekt. Amplituda signala iz defekta opada proporcionalno površini koju defekt zauzima u odnosu na područje kontrolirane zone.

Promjerljivost talasne dužine mikrotalasnog zračenja sa dimenzijama elemenata putanje radio talasa određuje kompleksnu prirodu elektromagnetnog polja u sistemu upravljanja. Iz tog razloga, tehnika procene signala u sistemu ima karakterističnu osobinu. Ako razmak između granica različitih homogenih medija koji čine predmet koji se proučava prelazi talasnu dužinu u materijalu, komponente elektromagnetnog talasa se procenjuju na osnovu zakona geometrijske optike.

Inače, metoda impedancije je poželjnija. U oba slučaja dobijene procjene signala u sistemu su približne, a nije isključena ni pojava velikih grešaka. Stoga se preporučuje korištenje metode proračuna za određivanje relativnih vrijednosti veličina - promjene amplituda signala s malim promjenama parametara ispitnog objekta ili kontrolnih uvjeta. Što se tiče apsolutnih vrijednosti signala, treba ih procijeniti eksperimentalno.

Hajde da se ukratko zadržimo na metodama i sredstvima kontrole radio talasa. Ako je kontrolirana vrijednost direktno povezana sa jačinom polja (snagom) reflektovanog, propuštenog ili raspršenog zračenja, koristi se metoda kontrole amplitude. Tehnička implementacija metode je jednostavna, ali niska otpornost na buku ograničava njenu primjenu. Pouzdaniji rezultati se dobijaju primenom faznih i amplitudsko-faznih metoda zasnovanih na ekstrakciji korisnih informacija sadržanih u promenama amplitude i faze talasa. Da bi se izolovala ova informacija, u upravljačku opremu se uvodi referentna ruka "izvor zračenja - prijemnik" i sklop za poređenje signala iz upravljačkog objekta sa referentnim.

Ako debljina objekta prelazi valnu dužinu korištenog sondirajućeg zračenja, preporučuje se korištenje geometrijske ili vremenske metode za mjerenje. U prvom slučaju, kontrolirani parametar je povezan s odstupanjem položaja reflektiranog snopa u registracionoj ravni u odnosu na odabrani koordinatni sistem, u drugom - s promjenom kašnjenja signala u vremenu.

Za kontrolu tankoslojnih i anizotropnih materijala koristi se metoda polarizacije, zasnovana na analizi promjena ravni ili tipa oscilacijske polarizacije nakon interakcije zračenja sa OC. Prije testiranja, prijemna antena se postavlja sve dok signal na njenom izlazu iz referentnog OK ne postane nula. Signali sa testiranog OK karakterišu stepen odstupanja njihovih svojstava od oglednog.

Holografska metoda daje dobre rezultate u kontroli unutrašnje strukture OC-a, međutim, zbog složenosti njene hardverske implementacije, metoda je ograničene upotrebe.

Kontrola radio talasa prepuštenim zračenjem omogućava otkrivanje nedostataka proizvoda ako se njihovi parametri m a i e a značajno razlikuju od parametara osnovnog materijala, a dimenzije su srazmerne ili premašuju talasnu dužinu sondirajućeg zračenja. U najjednostavnijoj verziji takve kontrole, režim putujućeg talasa se održava na prijemnom putu. Upotreba višeelementnih antena daje najpotpunije informacije, jer je u ovom slučaju moguće reproducirati unutrašnju strukturu objekta. Da bi se povećala rezolucija detekcije grešaka, koristi se metoda samouspoređivanja. Realizuje se pomoću dva seta emisionih i prijemnih uređaja, što bliže jedan drugom. Rezultirajući signal je određen razlikom u amplitudama i fazama signala prijemnika svakog kanala. Prisutnost defekta dovodi do promjene uslova širenja talasa u jednom kanalu i pojave diferencijskog signala. Analiza dinamike promjena signala tokom periodičnog prolaska defekta kroz kontrolnu zonu radiotalasnog detektora mana omogućava smanjenje praga njegove osjetljivosti.

Rezonantna metoda kontrole radio talasa zasniva se na uvođenju OK u rezonator, talasovod ili dugačku liniju i registrovanju promena parametara elektromagnetnog sistema (rezonantna frekvencija, faktor kvaliteta, broj pobuđenih tipova oscilacija itd.). Ova metoda kontrolira dimenzije, elektromagnetna svojstva, deformacije i druge parametre. Rezonantna metoda se uspješno koristi za kontrolu nivoa tečnosti u rezervoarima i parametara kretanja različitih objekata.

Radiotalasna sredstva za ispitivanje bez razaranja su senzori sa osjetljivim elementom u kojima se kontrolirana vrijednost pretvara u informativni parametar; mikrovalni generatori - izvori elektromagnetnih oscilacija; sekundarni pretvarači su dizajnirani za generiranje registracionih i kontrolnih signala.

ispitivanje radio talasima nedestruktivna detekcija grešaka

2. Izvori i prijemnici mikrotalasnog zračenja

Mikrovalne oscilacije se mogu dobiti pomoću generatora tipa magnetron, lampi povratnog talasa, reflektivnih klistrona, kvantnomehaničkih generatora i poluvodičkih uređaja. Najviše se koriste klistroni, zatim magnetroni, cijevi povratnih valova i poluvodički generatori.

Reflektivni klistroni se široko koriste kao glavni oscilatori u radarskim stanicama, u lancima za pojačavanje odašiljača male snage, u radio-relejnim komunikacijskim linijama, generatorima mikrovalnog kontinuiranog ili impulsnog zračenja male snage u predajnicima kratkog dometa (radio daljinomjeri, radio farovi , transponderi), kao i kao generatori male snage u mjernoj i maloj opremi zbog niza prednosti u odnosu na druge mikrovalne generatore male snage. To su, posebno, nizak nivo buke fluktuacije, lakoća rada i visoka pouzdanost kada se radni uslovi menjaju u širokom opsegu. Proizvedeni reflektivni klistroni male snage (do 100 mW) pokrivaju širok raspon talasnih dužina, do submilimetarskih talasnih dužina. Neki tipovi klistrona zahtijevaju prisilno hlađenje zrakom, posebno oni koji su dizajnirani za rad u kratkotalasnom dijelu milimetarskog raspona, kada je u osnovi teško povećati njihovu efikasnost. Nažalost, temperaturni pomaci frekvencije prevladavaju nad svim ostalima i svojstveni su bilo kojoj vrsti mikrovalnih generatora.

Magnetronski generatori pokrivaju širok raspon frekvencija i pružaju širok raspon snaga po impulsu: od jedinica vati do desetina megavata. Široko se koriste u elektronskoj opremi kao glavni oscilatori, mikrovalni izvori napajanja itd. Međutim, nedavno je planirano da se odustane od njihove široke upotrebe zbog velike nestabilnosti generirane frekvencije i termičkih frekventnih drifta. Osim toga, prisustvo trajnih magneta povećava masu magnetrona, a za napajanje je potreban visoki napon i intenzivno hlađenje (puhanjem) rezonatora.

Cijevi s povratnim valovima (BWO) pripadaju klasi mikrovalnih oscilatora širokog dometa s elektronskim podešavanjem frekvencije. Proizvodi se veliki broj tipova VWO koji pokrivaju raspon talasnih dužina od 60 cm do desetih delova milimetra. Za fokusiranje elektronskog snopa u BWO, uglavnom se koriste trajni tubularni magneti. Takvi BWO se proizvode u obliku pakirane strukture, u kojoj su kombinirani kućište BWO, permanentni magnet i uređaj za podešavanje. Stoga, normalan rad WWO može biti poremećen u prisustvu vanjskih magnetnih polja ili feromagnetnih materijala koji se nalaze u blizini WWO. Općenito je pravilo da razmak između VOC-a i sličnih materijala treba biti najmanje 400 mm. Način rada WWO snažno ovisi o vanjskim uvjetima (temperatura, vlažnost), kao i koordinaciji sa opterećenjem.

Lampe sa povratnim talasom su posebno osetljive na promene temperature medija. Kada se na lampe obrnutih valova primjenjuju mehanički udari i vibracije, dolazi do periodičnih promjena udaljenosti između pojedinih elektroda elektronskog topa ili njihovih poprečnih pomaka jedna u odnosu na drugu, što je praćeno modulacijom amplitude i frekvencije generiranih oscilacija. Devijacija frekvencije VWO tokom vibracija je obično nešto veća nego kod klistrona. Nedostaci lampi ovog tipa uključuju i činjenicu da ove lampe, koje su bile u skladištu i koje se nisu palile duže vreme (više od dva meseca), moraju biti podvrgnute obuci, koja traje najmanje 1,5 sat. širok raspon elektronskog podešavanja frekvencije nemaju visoku frekvencijsku stabilnost kada rade u bilo kojoj tački opsega.

Efikasan autooscilator centimetarskih i milimetarskih talasa može se stvoriti na poluvodičkom ekvivalentu reflektivnog klistrona - tranzitnoj diodi lavine (ATD), koja služi kao osnova za niz mikrovalnih uređaja (generatori, pojačala, frekventni pretvarači).

Rad APD se zasniva na efektu generisanja koherentnih oscilacija tokom lavinskog sloma mikrotalasnih poluprovodničkih dioda. Rezultirajuća snaga oscilovanja u kontinuiranom režimu za različite diode kreće se od desetina mikrovata do nekoliko milivata na talasnoj dužini od 0,8-10 cm.Generator se sastoji od tranzitne lavine diode i šupljeg rezonatora povezanog sa korisnim opterećenjem. Karakteristična karakteristika ATL-a je povećan nivo buke na visokim (>10 4 GHz) frekvencijama. Čak i u germanijumskim difuzionim ATL-ovima sa ujednačenim probojom, ovaj nivo je 25-30 dB veći od buke sagorevanja vakuum diode sa istom strujom. U silicijumskim ATL-ovima, gde je kvar praćen fenomenom mikroplazme, nivo buke može premašiti buku udarca za 60-70 dB.

Generatori malog centimetarskog opsega (3-15 GHz) obezbeđuju u kontinuiranom režimu sa strujom napajanja od 10-20 mA i naponom od 20-70 V izlazne snage od 5 do 50 mW sa efikasnošću od 3-7%. Značajan nivo viših harmonika u spektru lavinske struje omogućava korišćenje APD centimetarskog talasa za stvaranje generatora milimetarskih talasa. Preporučljivo je napraviti rezonator takvog generatora sa dva ili tri kruga, tako da jedan od krugova, koji nije povezan s korisnim opterećenjem, bude podešen na osnovnu frekvenciju u kratkovalnom dijelu centimetarskog opsega (10- 15 GHz), a ostatak na više harmonike. Generatori ovog tipa imaju izlaznu snagu (u kontinuiranom režimu) reda miliwata u gornjem dijelu milimetarskog opsega. Međutim, gustoća spektralne fluktuacije amplitude i frekvencije ATL-a je 15-20 dB veća od one kod reflektivnih klistrona. Dakle, mikrovalni uređaji LTD imaju takve prednosti kao što su male dimenzije, težina, energetska efikasnost itd. Njihov glavni nedostatak je visoka razina buke.

Stvoreni su i poluprovodnički mikrotalasni generatori bazirani na Gunn diodama koji su također dobili praktičnu primjenu. Rade na niskim naponima napajanja (4-8,5 V), dok troše struju od 0,4 do 1,5 A.

Uporedne karakteristike nekih tipova mikrotalasnih generatora

Književnost

1. Ispitivanje bez razaranja. Tom 6. Priručnik. Pod totalom ed. V.V. Kljujev, Moskva, 2006

2. Milman I.I. "Radiovalna, termička i optička kontrola", dio 1, račun. dodatak, Jekaterinburg, 2001

3. Ermolov I.N., Ostanin Yu.A. "Metode i sredstva ispitivanja bez razaranja", 1988, Viš. škola.

Hostirano na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

Metoda za ispitivanje bez razaranja stanja površine poluvodičkih pločica, parametara tankih površinskih slojeva i međuslojeva između njih. Tehnika mjerenja na elipsometru kompenzacijskog tipa. Primjena elipsometrijskih metoda upravljanja.

sažetak, dodan 15.01.2009

Suština metode magnetske detekcije grešaka. Proračun komponenti jačine polja. Razvoj automatizovanog sistema za kontrolu magnetnih čestica osovine osovinskog para automobila. Regulacija brzine rotacije asinhronih motora sa kaveznim rotorom.

teze, dodato 19.06.2014

Sredstva za registraciju i kvantitativna mjerenja svjetlosne energije. Toplotni i fotonski prijemnici optičkog zračenja: poluvodički bolometri, termoelementi, fotootpornici, foto- i diode koje emituju svjetlost; parametri koji karakterišu njihova svojstva i mogućnosti.

prezentacija, dodano 06.07.2013

Klasifikacija i modeli termičke detekcije grešaka. Model aktivne termičke kontrole pasivnih defekata. Optička pirometrija. Uređaji za termičku kontrolu. Šeme vizualnog pirometra svjetline sa nestajaćom niti. Pirometar spektralnog omjera.

sažetak, dodan 15.01.2009

Priroda i karakteristike magnetnog polja. Magnetna svojstva različitih supstanci i izvora magnetnih polja. Uređaji elektromagneta, njihova klasifikacija, primjena i primjeri upotrebe. Solenoid i njegova primjena. Proračun uređaja za magnetiziranje.

seminarski rad, dodan 17.01.2011

Metoda visokoprecizne detekcije grešaka u heliju. Rastvorljivost helijuma u kristalima sa defektima tipa praznine. Šema jedinice za termičku desorpciju, tehnika mjerenja. Sistem evakuacije, kalibracija masenog spektrometra, kontrola temperature ćelija saturacije.

test, dodano 03.12.2014

Tehnička sredstva vizuelno-optičke detekcije mana. Tehničke karakteristike videopuzalice Rovver 400. Izbor metode upravljanja i teorijsko modeliranje, procjena osjetljivosti. Izrada blok dijagrama instalacije, njen uticaj na životnu sredinu.

rad, dodato 08.09.2014

Sastav SF6 električne opreme, zadaci praćenja njenih parametara. SF6 kanal za kontrolu vlage. Monitoring opreme trafostanica. Raspon vrijednosti kontrolisanih parametara. Projekti sistema za dijagnostiku i upravljanje rasklopnim aparatima.

seminarski rad, dodan 01.02.2012

Opće karakteristike metoda koje se koriste za mjerenje parametara kapilara matrice: holografska interferometrija, Fourierova optika, mikroskopska. Komparativna analiza razmatranih metoda, utvrđivanje njihovih glavnih prednosti i nedostataka.

kontrolni rad, dodano 20.05.2013

Vrste izvora zračenja, principi njihove klasifikacije. Izvori zračenja, simetrični i asimetrični, gasno pražnjeni, termički, sa različitom spektralnom distribucijom energije, zasnovani na fenomenu luminiscencije. Optički kvantni generatori (laseri).

Metoda radio talasa zasniva se na zavisnosti emitovane ili reflektovane radio emisije o parametrima i karakteristikama dielektričnih materijala (plastika, guma, fiberglas, termoizolacioni materijali, šperploča, zrna, pesak, itd. materijali). Metoda radio talasa koristi raspon talasnih dužina koji se naziva ultra-visoki frekventni opseg. Elektromagnetski talas je kombinacija električnog E i magnetskog H polja koje se širi u određenom pravcu Z. U slobodnom prostoru elektromagnetski talasi su poprečni, tj. vektori E i H su okomiti na smjer širenja.

Vektor E određuje polarizaciju elektromagnetnog polja (njegovu amplitudu). Na osnovu toga val može biti ravno polariziran (linearno polariziran), električno polariziran, kružno polariziran (desna ili lijeva polarizacija, desna - u smjeru kazaljke na satu, lijevo - suprotno od kazaljke na satu). Jačina magnetnog polja H se provjerava u njegovoj promjeni amplitude ovisno o magnetskoj permeabilnosti upotrijebljenog materijala. H može varirati od nule do maksimalne vrijednosti, što se koristi u metodama električne paramagnetne rezonancije iu metodama nuklearne rezonancije. Ovo omogućava proučavanje slabih interakcija unutar materije pomoću ovih metoda.

Principi konstruisanja radio talasa

uređaji za ispitivanje bez razaranja.

Metoda radio talasa koristi opseg talasnih dužina od 1 do 1 mm, koji se naziva mikrotalasni frekvencijski opseg (SHF). Kada signal prolazi kroz kontrolisano okruženje, ono utiče na njegove karakteristike. Ako se dielektrični materijali kontroliraju, tada se kao karakteristike koriste dielektrična konstanta i tangens gubitka; u kontroli poluvodičkih materijala procjenjuju se dielektrična konstanta i magnetna permeabilnost; u kontroli elektroprovodljivih materijala ispituje se provodljivost. Uređaji za upravljanje radio talasima se mogu podeliti na fazne, amplitudno-fazne, polarizacione, rezonantne, spektralne, frekvencijske, snopove, konvertorske. Svi ovi uređaji zasnovani su na korišćenju fenomena refleksije, transmisije, apsorpcije, refrakcije, polarizacije i konverzije radio talasa. Amplitudno-fazni uređaji se koriste za mjerenje stepena uticaja medija na signal. Šema uređaja prikazana je na slici 1.

Uređaji ovog tipa sadrže zračeću antenu 4 i prijemnu antenu 6, izvor za stvaranje mikrotalasa1, ventil 2, atenuator 3.7, pomoću kojih možete prigušiti zračenje, detektor 8 i jedinicu za obradu i izlaz informacija 9. zračenje prolazi kroz kontrolni objekat 5, snaga signala će se procijeniti prema formuli:

Snaga radio emisije koja je prošla kroz objekat kontrole;

Površina antene koja emituje 4;

Energetska antena 4;

Koeficijenti prenosa radio talasa na interfejsu između dva medija ispitivanog materijala i okoline u kojoj se nalazi; , gdje

Dužina zračeće antene u poprečnom presjeku;

Udaljenost od ivice emitivne antene do površine testiranog proizvoda 5;

Udaljenost do ruba prijemne antene od površine proizvoda koji se testira nakon prolaska radio emisije;

Debljina testiranog proizvoda;

Koeficijenti refleksije prilikom pojavljivanja radio emisije na površini proizvoda i kada ona napusti površinu proizvoda; , gdje

talasni broj;

Talasna dužina radio emisije.

Iz izraza 1 se vidi da je pri datoj snazi moguće odrediti debljinu kontrolisanog objekta ili fizičke parametre. Da bi se eliminisale rerefleksije, potrebno je uskladiti granice sa prijemnom i emitujućom antenom, tj. udaljenosti . Radiotalasni uređaji mogu biti izgrađeni na principu prijema signala reflektovanog od defekta. Šema uređaja prikazana je na sl.2.

Princip rada takvih uređaja je sljedeći: signal mikrovalnog generatora 1 preko ventila 2 i jedinice za odvajanje 3 se dovodi do emitivne antene 4, signal reflektiran od objekta 6 ulazi u antenu 5, detektuje se u element 7 i identifikuje se u sistemu 8. Karakteristika uređaja baziranih na prijemu reflektovanih signala je prisustvo veze (jačina elektromagnetnog polja radio emisije) između emitivne i prijemne antene. Ova veza se ostvaruje zahvaljujući dijelu zračenja antene 4 i predstavlja referentni signal sa kojim se zbrajaju reflektirani signali. Ukupnost svih komponenti signala je interferentne prirode, ovisno o odnosu između amplitude i faze reflektiranog signala i komunikacijskog signala. Vrsta interferencije zavisi od reflektovanog signala, koji nosi informaciju o unutrašnjoj strukturi kontrolisanog objekta, tj. zavisi od . Uređaji za polarizaciju radio talasa zasnivaju se na zavisnosti polarizacije elektromagnetnog talasa, tj. o orijentaciji vektora E u prostoru dok se širi u kontrolisanom okruženju. Po vrsti polarizacije (ravna, kružna, električna) može se suditi o unutrašnjoj strukturi materijala. Obično je uređaj podešen tako da u nedostatku unutrašnjih defekata na objektu signal u prijemnoj anteni bude nula. U prisustvu defekta ili strukturne nehomogenosti, ravnina ili vrsta polarizacije emitovanog signala se menja, a u prijemnoj anteni se pojavljuje signal koji nosi informacije o defektima.

U radiotalasnim rezonantnim uređajima, stanje kontrolisanog objekta određuje se uticajem medija na faktor kvaliteta, pomeranje rezonantne frekvencije ili na raspodelu polja u rezonatoru. Slika 1 prikazuje cilindrični rezonator u obliku dijagrama:

Rice. jedan

Obično je rezonator 1 cikličkog prečnika i pobuđen je na talasu. Ispitni uzorak od 2 prečnika se stavlja unutar rezonatora. U ovom slučaju dolazi do pomaka u rezonantnoj frekvenciji. Veličina pomaka određuje homogenost ovog uzorka i njegov kontinuitet. U slučaju diskontinuiteta ili bilo kakvog defekta unutar ispitnog objekta, pomak rezonantne frekvencije se povećava. Ovo određuje kontrolu ispitnog uzorka.

U slučaju (slika 1b) nastaju različito polarizovani radio talasi. Neki su dešnjaci, drugi su ljevoruki. Ako se takav rezonator postavi na uzorak, tada će u prisustvu defekata u uzorku doći do promjene polarizacije radio vala, a neke komponente ove polarizacije će se pojaviti (na slici je to prikazano kao ) . Mjerenjem položaja ove vrijednosti možete pronaći lokaciju ovog defekta i njegov opseg.

Šema rada snop uređaja

Slika 2a) prikazuje prolazak radio zraka kroz uzorak. Obično se koristi snop milimetarskog raspona, a njegovo prolaženje podliježe zakonima geometrijske optike. Kao rezultat, indeks loma je određen veličinom devijacije i tako se pronalazi karakteristika medija. Ako je medij homogen, tada se snop lomi od suprotne strane proizvoda, ako je medij nehomogen, tada se osim prelamanja reflektira i radio snop, kao što je prikazano na slici 2b). U uređajima ove vrste snima se radio slika unutrašnjih kvarova.

Mjerači debljine radio valova.

Radiotalasne metode omogućavaju kontrolu debljine dielektričnih materijala, dielektričnih slojeva na metalu i metalnim limovima. Informacije o debljini mogu biti sadržane u amplitudi, fazi, pomaku rezonantne linije i rezonantnoj krivulji. Najvažniji parametri objekta koji utiču na emitovani ili reflektovani signal su debljina i permitivnost materijala. Što je materijal homogeniji, točnije se mjeri debljina. Koeficijenti refleksije i transmisije radio talasa za ravni homogeni sloj pri normalnom upadu su oscilirajuće funkcije koje se smanjuju sa povećanjem debljine i omjera, gdje je valna dužina radio zraka.

Period ovih funkcija određen je talasnom dužinom i indeksom prelamanja medija. A stepen smanjenja je koeficijent prigušenja vala. Slika 3 prikazuje dijagrame koeficijenata refleksije za dva dielektrika.

Red 1 - gips-beton (); red 2 - pleksiglas ( )

Fig.4

Red 1 - srednje propadanje ; red 2 - nisko slabljenje; red 3 - veliko slabljenje; je ugao gubitka.

Može se vidjeti da je period oscilovanja koeficijenta refleksije obrnuto proporcionalan permitivnosti. Nedvosmislen odnos između koeficijenta prijenosa i debljine odvija se pri velikom slabljenju. Pojava nejasnoće pri niskom prigušenju otežava korištenje mjerača debljine na osnovu prolaska vala. Kao primjer, razmotrite mjerač debljine za mjerenje debljine valjanog metalnog lima.

Mjerač debljine za mjerenje debljine

valjani lim.

1- čvor za obradu signala i njihovo izdavanje za indikaciju i kontrolu

2 - mikrovalni generator 10 - sočivo

3- tee 11- mjereni objekt

4- ventil 12- sočivo

7 - podešeni klip za kratko spajanje 15 - klip za kratki spoj

9- radijaciona antena (horna) 17 - odgovarajuće opterećenje

18 - ventil

U uređajima za ovu svrhu odvija se zrcalna refleksija elektromagnetnog talasa od površine kontrolisanog objekta, dok su antičvor struje i naponski čvor postavljeni na samoj površini. Prilikom mjerenja debljine objekta mijenja se konstruirani obrazac polja, što uređaj bilježi. Generisani mikrotalasni signali kroz T-3 i ventile 4 i 18 dovode se do ogranaka 8 i 14, a zatim do rog antena 9 i 13 sa sočivima 10 i 12. Signali, reflektovani sa površine mernog objekta 11, formiraju stojne talase. Rezonatori reflektovanog talasa se podešavaju na rezonanciju pomoću kratkospojnih klipova 7 i 15.

Sl.5

Radiotalasni mjerači vlage.

Metode za mjerenje sadržaja vlage u materijalima zasnivaju se na apsorpciji i rasipanju radio valova molekulima vode u mikrovalnom području. Informativni parametri su amplituda, faza i ugao rotacije ravni polarizacije elektromagnetnog talasa. Poznato je da se rezonantna apsorpcija odvija u mikrotalasnom području. Osim toga, dielektrična konstanta vode u navedenom frekvencijskom rasponu varira od 80 do 20, dok se ova vrijednost za ostale materijale nalazi u rasponu od 2-9. Ova okolnost omogućava korištenje metode radio valova za izradu mjerača vlage u različite svrhe. Na slici 6 prikazane su zavisnosti permitivnosti od frekvencije.

Red 1 - propusnost, red 2 - propusnost.

Za mjerenje sastava vlage koristi se amplitudski mjerač vlage, koji se zasniva na slabljenju snage signala koji se prenosi kroz objekt, njegov krug je prikazan na slici 2. U području slabo vezane vlage signal koeficijent prenosa je proporcionalan sadržaju vode.

Amplitudni mjerač vlage.

1 - mikrovalni generator 9 - uređaj za kontrolu konverzije

2- ventil 10 - uređaj za prikaz

3 - talasovod 11 - detektor

4 - zrači antena 12 - kratko spojen klip

5 - prijemna antena 13 - pojačalo

6- pretvarač

7- kratko spojen klip

8- detektor

Amplitudno-fazni mjerač vlage.

1- Mikrotalasni generator 5 - prijemna antena

2 - Varijabilni pretvarači 6 - uređaj za usklađivanje opterećenja

3-Tee 7 -Tee-Tee

4- Zračna antena 8 - indikator

9 - pojačalo 10 - detektor

Uređaj radi na principu upoređivanja signala koji je prošao kroz mokri predmet i signala koji je prošao kroz talasovodnu putanju. U talasovodu 7, signali se upoređuju po amplitudi i fazi. Signal razlike nakon pojačanja se prikazuje u uređaju 8.

Radiotalasni detektori grešaka.

Ovi uređaji se koriste za provjeru pukotina, zračnih inkluzija, stranih inkluzija, nehomogenosti, nedostataka vezivanja itd. u dielektričnim materijalima. Radiotalasni detektori grešaka izgrađeni su na principu transmisije ili refleksije talasa koji nosi informaciju o debljini slojeva i indeksu prelamanja, tj. o fizičkim parametrima slojeva (gustina, poroznost, vlažnost, sastav itd.) na slici 9, kao primjer, prikazan je dijagram detektora grešaka sa mehaničkim skeniranjem.