Радіохвильовий метод контролю свч будівель. Радіохвильові, радіаційні методи контролю реси

Тема: Радіохвильовий вид неруйнівного контролю

Радіохвильовий методнеруйнівного контролю заснований на реєстрації змін параметрів електромагнітних хвиль радіодіапазону, що взаємодіють з об'єктом контролю. Зазвичай використовуються хвилі надвисокочастотного (НВЧ) діапазону з довжиною від 1мм до 100 мм. Контролюють вироби з матеріалів, де радіохвилі не дуже загасають: діелектрики (пластмаси, кераміка, скловолокно), магнітодіелектрики (ферити), напівпровідники, тонкостінні металеві об'єкти.

За характером взаємодії зОК розрізняють методи минулого, відбитого, розсіяного випромінювання і резонансний.

Якщо контрольована величина безпосередньо пов'язана з напруженістю поля (потужністю) відбитого, минулого або розсіяного випромінювання, використовується амплітудний метод контролю. Технічна реалізація методу проста, проте невисока завадостійкість обмежує його застосування. Більш надійні результати отримують, використовуючи фазовий та амплітудно-фазовий методи,засновані на виділенні корисної інформації, укладеної у змінах амплітуди та фази хвилі.

Якщо товщина об'єкта перевищує довжину хвилі зондуючого випромінювання, що використовується, рекомендується для її вимірювання використовувати геометричний або тимчасовий метод. У першому випадку контрольований параметр пов'язаний із відхиленням положень відбитого променя у площині реєстрації щодо обраної системи координат, у другому - зі зміною затримки сигналу у часі.

Для контролю тонкоплівкових та анізотропних матеріалів застосовують поляризаційний метод, Заснований на аналізі змін площини або виду поляризації коливань після взаємодії випромінювання з ОК. Перед випробуваннями приймальну антену розгортають до того часу, поки сигнал її виході від зразкового ОК стане рівним нулю. Сигнали від ОК, що випробовуються, характеризують ступінь відхилення їх властивостей від зразкового.

Голографічний методдає добрі результати при контролі внутрішньої будови ОК, проте через складність його апаратурної реалізації метод має обмежене застосування.

Найбільш повну інформацію дає застосування багатоелементних антен, оскільки у разі вдається відтворити внутрішню структуру об'єкта.

Для підвищення роздільної здатності дефектоскопії використовують метод самопорівняння. Він реалізується за допомогою двох комплектів випромінюючих та приймальних пристроїв, максимально наближених один до одного. Результуючий сигнал визначається різницею амплітуд та фаз сигналів приймачів кожного каналу. Наявність дефекту призводить до зміни умов поширення хвилі в одному каналі та появі різницевого сигналу. Аналіз динаміки зміни сигналу під час періодичного проходження дефекту через зону контролю радіохвильового дефектоскопа дозволяє знизити поріг його чутливості.

Резонансний методрадіохвильового контролю заснований на введенні ОК в резонатор, хвилевід або довгу лінію та реєстрації змін параметрів електромагнітної системи (резонансної частоти, добротності, числа збуджуваних типів коливань тощо). Цим методом контролюються розміри, електромагнітні властивості, деформації та інші параметри. Успішно використовується резонансний метод контролю рівня рідин у резервуарах і параметрів руху різних об'єктів.

Радіохвильовий контроль застосовують для вирішення всіх типових завдань неруйнівного контролю: товщинометрії, дефектоскопії, структуроскопії та інтроскопії (контролю внутрішньої будови). Використовувана при цьому апаратура зазвичай побудована на базі стандартних або модернізованих елементів НВЧ. Спеціальним елементом при вирішенні конкретної задачі може бути джерело або приймач випромінювання, а також пристрій для кріплення та переміщення об'єкта.

Серед інших особливостей радіохвильового контролю порівняно з оптичним та радіаційним слід відзначити використання імпедансного методу для розрахунку параметрів сигналів та сумірність довжини хвилі випромінювання з розмірами радіохвильового тракту «джерело випромінювання - об'єкт контролю-приймач випромінювання».

Радіохвильові засоби неруйнівного контролю - це датчики з чутливим елементом, В якому контрольована величина перетворюється на інформативний параметр; генератори НВЧ – джерела електромагнітних коливань; вторинні перетворювачі призначені для формування сигналів реєстрації та управління.

Класифікація приладів. Прилади радіохвильового контролю можуть бути класифіковані за різними ознаками.

За інформативним параметром розрізняють прилади:

- Амплітудні;

- Фазові;

– амплітудно-фазові;

- Поляризаційні;

- Резонансні;

- променеві;

- Частотні;

- Перетворювальні (вид хвилі);

- Спектральні.

За схемами розташування приймача та випромінювача енергії НВЧ щодо контрольованого

зразка можуть бути:

– на проходження (двосторонній доступ);

- На відображення (односторонній доступ);

- Комбіновані.

Розрізняють такі форми утворення сигналу:

– аналогову;

– дифракційну;

- Оптичну.

При використанні цього виду контролю наявність дефектів у досліджуваних виробах призводить до появи додаткових відображень електромагнітного поля, які змінюють інтерференційну картину та викликають додаткові втрати енергії. Цей метод застосовується в дефектоскопії діелектриків, а також при дослідженні стану поверхні тіл, що проводять.

Недоліком НВЧ методує порівняно низька роздільна здатність пристроїв, що реалізують цей метод, обумовлена малою глибиною проникнення радіохвиль в метали.

При взаємодії з матеріалом виробу змінюються такі параметри мікрорадіоволн, як коефіцієнти проходження та відображення, ослаблення, розсіювання, фаза, вид та площина поляризації. Зміни цих величин при проходженні мікрорадіохвиль через контрольований виріб або відбиття від нього характеризують внутрішній стан виробу, зокрема наявність різних дефектів (розшарування, пористість, тріщини, сторонні включення, нерівномірність розподілу сполучного, порушення структури тощо). Однією з основних завдань мікрорадіохвильового методу є виявлення цих дефектів у полімерних матеріалах і особливо в матеріалах, що є непрозорими для видимого діапазону довжин хвиль.

В даний час в промисловості застосовуються конструкції з полімерних матеріалів різних конфігурацій. Це можуть бути плоскі та багатошарові плити, вироби циліндричної та кулястої форми, виготовлені різними способами, клейові з'єднання. Для кожного типу виробу необхідно вибрати метод контролю та режим роботи дефектоскопа.

Радіохвильові методи в залежності від способу введення та прийому НВЧ-сигналу поділяють на хвилеводні, резонаторні та вільного простору. Однак найбільшого поширення на практиці неруйнівного контролю набули методи вільного простору. Це зумовлено тим, що хвилеводні та резонаторні методи пов'язані з необхідністю приміщення контрольованого виробу або зразка всередину хвилеводу. Розміри внутрішньої порожнини хвилеводу чи резонаторів, особливо у малих довжинах хвиль, істотно обмежують номенклатуру виробів, контрольованих цими методами.

З радіохвильових методів НВЧ вільного простору використовуються амплітудний, фазовий, поляризаційний, розсіювання. За режимом роботи вони поділяються на методи «на проходження» та

"на відображення". Вибір режиму роботи обумовлений конструкцією виробу та прозорістю стін.

Амплітудний метод контролю заснований на реєстрації інтенсивності мікрорадіоволн, що пройшли через виріб або відбитих від нього. Вимірюваними величинами при амплітудному методі контролю є коефіцієнти проходження та відображення, показник загасання. Ці коефіцієнти пов'язані з діелектричною проникністю та товщиною стінки контрольованого виробу.

Коефіцієнти проходження і відбиття знаходять з рівнянь Максвелла для одної багатошарових середовищ при введенні в ці рівняння нормального імпедансу, під яким розуміється відношення тангенціальних складових електричного та магнітного полів. Для випадку, коли вектор напруженості електричного поля E паралельний межі розділу середовища, імпеданс дорівнює

i cos 

а для випадку, коли вектор напруженості магнітного поля H паралельний межі розділу

В ідеальних умовах в хвилеводі встановлюється режим хвилі, що біжить, який характеризується тим, що якщо який-небудь вимірювач електричної напруженості полів переміщати вздовж хвилеводу, то індикаторний прилад буде показувати одне і те ж значення незалежно від його розташування.

Але, як правило, створити ідеальні умови поширення не вдається і тому повна картина

поля утворюється із сукупності хвиль, що поширюються від генератора до навантаження, і хвиль, що розповсюджуються у зворотному напрямку – від будь-якої неоднорідності до генератора. При цьому у хвилеводі встановлюється режим стоячих хвиль. Будь-яка хвилеводна лінія характеризується коефіцієнтом стоячої хвилі напруги (КСВН), який в ідеальних умовах повинен дорівнювати 1. Практично хвилеводні лінії з КСВН = 1,02...1,03 вважаються досить хорошими.

Властивості стоячих хвиль і можливість встановлення зв'язку між явищами, що спостерігаються, і характеристиками неоднорідності, що викликає відображення, мають велике практичне значення і розглянуті нижче.

Якщо максимальна напруга, що відзначається приладом Umax, а мінімальна Umin, то величина, яка називається коефіцієнтом стоячої хвилі напруги, дорівнює

Значення r можна виразити через ставлення падаючої та відбитої хвиль:

U пад  U отр

U пад − U отр

Відношення Uотр/Uпад, що визначається з цього рівняння, називається коефіцієнтом відображення Г. У загальному випадку цей коефіцієнт являє собою комплексне число. Рівняння для r може бути записано у такій формі:

Для розрахунку коефіцієнта стоячої хвилі напруги та коефіцієнта відображення за результатами вимірювань Umax та Umin існує спеціальна лінійка.

Щоб уникнути великих втрат потужності, досягти стабільної роботи генератора та отримати точні результати вимірювань, необхідно ретельно стежити за з'єднанням хвилеводів за допомогою

фланців. Основні вимоги: однакові розміри хвилеводів, висока їх співвісність та недопущення зазору між фланцями, якщо вони не мають спеціальних узгоджувальних пристроїв.

Завдяки можливості вигинати хвилеводи у будь-яких площинах (вигин у площинах Е або Н)

можна створювати прилади, які забезпечують проведення контролю у важкодоступних місцях. Для досягнення гарного узгодження згинів з хвилеводним трактом необхідно, щоб радіус закруглений.

ня вигину дорівнював або більше

2 ст. Це і для про скруток, тобто. хвилевід-

них елементів, що забезпечують поворот площини поляризації на 45° або 90°.

У цьому треба пам'ятати, кожен хвилеводний тракт розраховується на діапазон довжин хвиль. Тому умови узгодження і коефіцієнт стоячої хвилі розраховують з урахуванням діапазону, що перебудовується по довжинах хвиль.

Для проведення досліджень часто буває необхідно зміщувати антенні пристрої на деяку відстань, не змінюючи положення інших частин тракту. Це може бути досягнуто за рахунок гнучких хвилеводів. Якщо в сантиметровій техніці є гнучкі гофровані хвилеводи, то в міліметровому діапазоні можна з успіхом скористатися довгим шматком хвилеводу, зігнутим буквою

Класифікація приладів. Прилади радіохвильового контролю можуть бути класифіковані за різними ознаками.

4 За інформативним параметром розрізняють прилади:

- Амплітудні;

- Фазові;

– амплітудно-фазові;

- Поляризаційні;

- Резонансні;

- променеві;

- Частотні;

- Перетворювальні (вид хвилі);

- Спектральні.

5 За схемами розташування приймача та випромінювача енергії НВЧ щодо контрольованого зразка можуть бути:

– на проходження (двосторонній доступ);

- На відображення (односторонній доступ);

- Комбіновані.

6 Розрізняють такі форми утворення сигналу:

– аналогову;

– дифракційну;

- Оптичну.

Основними фізичними параметрами у приладах є коефіцієнти відбиття, проходження, поглинання, заломлення, поляризації, перетворення.

Нижче наведено основні особливості приладів, побудованих різних принципах.

Прилади амплітудно-фазові на проходження. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на сигнал, що пройшов через зразок.

Принципова схема методу наведено на рис. 1.7. Основою методу є наявність двох антен (приймальною та випромінюючої), що знаходяться по різні сторони об'єкта контролю і, як правило, співвісних між собою.

В основному існують дві принципові блок-схеми приладів, у яких застосовано метод «проходження» (рис. 1.8).

Принцип роботи схеми, де всі елементи позначені суцільною лінією полягає в наступному. Енергія НВЧ від клістроного генератора 2 подається через вентиль 3 хвилевод і атенюатор

4 до випромінюючого рупора 5. Енергія проходить через зразок 10 приймається приймальною антеною 6 і через вимірювальний атенюатор потрапляє на детектор 7, після чого сигнал посилюється і подається на індикаторний прилад 8.

Рис. 1.7 Принципова схема утворення сигналу у схемі «проходження»:

l0 – довжина рупору; l1 – відстань від краю випромінюючого рупора до першої поверхні; l2 – відстань від другої поверхні до приймального рупора;

h – товщина контрольованого виробу; r1,2 – коефіцієнт відбиття від першої та другої меж; g1,2 – коефіцієнт прозорості першої та другої меж;

Е1 – випромінювана хвиля; Е2 – хвиля у зразку; Е3 – хвиля, що приймається

Рис. 1.8 Блок-схема амплітудно-фазових приладів, що працюють за схемою «проходження»:

1 – блок живлення; 2 – джерело енергії НВЧ; 3 – елемент, що розв'язує

(Феритовий вентиль); 4 – атенюатор; 5 – випромінююча антена;

6 – приймальна антена; 7 – детектор; 8 – блок обробки інформації;

9 - фазообертач; 10 – об'єкт контролю

Така схема дозволяє проводити контроль властивостей матеріалу за величиною загасання енергії НВЧ у зразку, що відраховується за шкалою атенюатора, за допомогою якого величина сигналу індикаторного пристрою підтримується на постійному рівні.

Для більшості практичних випадків потужність сигналу, що приймається, можна визначати за формулою

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

де Р0 - випромінювана потужність; l = l1 + l2 + l3;

фіцієнти відображення та проходження.

2  діел

- хвильове число у зразку; r1, r2, g1, g2 - коеф-

Схему, в якій частина елементів відзначена пунктиром, часто називають інтерферометр з відкритим плечем. У цій схемі минулий сигнал порівнюється по амплітуді та фазі з опорним, що подаються через атенюатор 4 і фазообертач 9. Така схема має більш високу інформативну ємність, ніж перша, але в ряді випадків, коли об'єкт контролю має великі розміри, її важко здійснити.

Щоб виключити вплив перевідбиття, необхідно узгодити межі розділу з приймальною та випромінюючою антенами, тобто. виключити появу стоячої хвилі.

Прилади амплітудно-фазові на відображення. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на сигнал, відбитий від дефекту або поверхні зразка.

Принципова схема методу наведено на рис. 1.9. Основою методу є одностороннє розташування приймальної та випромінюючої антен. Існують дві блок-схеми приладів, що працюють за методом «відображення» (рис. 1.10).

Принцип роботи таких схем ось у чому. Енергія НВЧ клистронного генератора через 2 вентиль 3 подається на випромінювальну антену 5. Відбитий сигнал (зазвичай сума всіх відбитих сигналів) потрапляє або на ту ж антену (рис. 1.10, а) і за допомогою відповідних

Рис. 1.9 Принципова схема утворення сигналу в амплітудно-фазових приладах, що працюють за схемою «відображення»:

l0 – довжина рупору; l – відстань від зрізу рупора до поверхні;

h – товщина зразка; Е1 – сигнал зв'язку приймальної та випромінюючої антен;

Е2 – сигнал, відбитий від першого кордону; Е3 – сигнал, відбитий

від другого кордону; Е4 - сигнал, відбитий від дефекту

Рис. 1.10 Блок-схема амплітудно-фазових приладів,

працюючих «на відображення»:

а – однозондовий варіант; б – двоантений варіант: 1 – блок живлення;

2 – джерело енергії НВЧ; 3 – елемент, що розв'язує; 4 – вузол поділу випромінюваного та прийнятого сигала (подвійний хвильовий трійник, спрямований відгалужувач, щілинний міст тощо); 5 – випромінююча (приймальна) антена; 6 – детектор; 7 – індикаторний прилад; 8 – об'єкт контролю

хвилеводних елементів подається на детектор 6, або в іншу приймальну антену 5 (рис. 1.10 б), детектується, обробляється і подається на індикаторний прилад 7.

Основною особливістю приладів є існування зв'язку між випромінюючою та приймальною антенами (Е1), яка визначається конструктивним оформленням антен. В однозондовому варіанті зв'язок існує за рахунок влучення частини потужності генератора в детекторну секцію з внутрішніх хвилеводних трактів. У двозондовому варіанті зв'язок спостерігається за рахунок попадань частини випромінюваної потужності приймальну антену.

Конструктивна зв'язок є сутнісно опорним сигналом, з яким підсумовується відбитий сигнал. Для різних завдань цей зв'язок може бути корисним і заважає. Так, для виділення сигналу лише від дефекту компоненти сигналу мають бути виключені. У цьому випадку виявлення дефекту залежить тільки від чутливості приймача, і на показання приладу не впливає зміна відстані від зразка до антени.

У разі наявності всіх компонентів сигналу форма сигналу від відстані носить яскраво виражений інтерференційний характер, який залежить від співвідношення між амплітудою та фазою відбитого сигналів і зв'язку. Відбитий сигнал залежить від структури випромінюваного поля, властивостей контрольованого зразка та від відстані l.

Відмінність електромагнітних властивостей дефектної області від бездефектної є причиною зміни амплітуди та фази відбитого сигналу. Це призводить до зміни виду інтерференційної

кривою. Можливість реєстрації дефекту полягає в існуванні різниці інтенсивностей ∆l

при заданому положенні антени (при даній відстані між поверхнею зразка та антеною).

Слід пам'ятати, що у точках, відповідних точкам перетину двох інтерференційних кривих, неможливо знайти дефект, тобто. можуть існувати зони невиявлення. Їхня ширина

∆l визначається тим мінімальним значенням сигналу, що може бути зафіксовано системою

реєстрації.

Прилади поляризаційні. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом на вектор поляризації сигналу.

У приладах можуть бути використані схеми "на проходження" та "на відображення". Принциповим положенням є таке початкове взаємне розташування площин поляризації випромінюючої та приймальної антен, коли сигнал у приймальній антені дорівнює нулю. Тільки при наявності дефекту або структурної неоднорідності, що змінюють площину поляризації випромінюваного сигналу або змінюють вид поляризації (від плоскопаралельної до еліптичної або кругової), в антені приймається з'являється сигнал.

Слід мати на увазі, що середовище може впливати на напрямок обертання площини поляризації (ліве та праве), що також може бути інформативним параметром.

Прилади резонансні. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається за впливом середовища на зміну таких резонансних параметрів, як добротність Q, зсув резонансної частоти fрез, розподіл поля резонаторі.

Найбільшого поширення набув циліндричний резонатор, що збуджується на хвилі типу H01

Перевагою такого резонатора є можливість використання зразків досить великих діаметрів та його перебудови за допомогою рухомого поршня, особливо безконтактного.

Приладове перетворення хвилі. Метод заснований на тому, що хвиля вищого вигляду при зустрічі з дефектом (неоднорідністю) вироджується, тобто. перетворюється на хвилю основного виду, яка проходить через відповідний фільтр. У цьому випадку можуть бути використані схеми

"на відображення", і "на проходження". Принцип перетворення забезпечує високу вибірковість за дефектами.

Рис. 1.11 Схема циліндричного резонатора, що збуджується на хвилі типу Н01:

а – розподіл поля; б - розташування зразка; 2b – діаметр зразка;

2а – діаметр резонатора; l – висота резонатора та зразка

Променеві прилади. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на напрям поширення електромагнітної хвилі. У приладах застосовуються принципи геометричної оптики, переважно закон Снеліуса. У цьому випадку можуть бути застосовані схеми «на відображення» та «проходження» (рис. 1.12).

Корисний сигнал є функцією виходу (точка а) із зразка сигналу НВЧ.

Квазіоптичні прилади. Радіозображення, сформоване за допомогою радіооптичних систем (лінз, дзеркал, об'єктивів) містить всю інформацію про об'єкт контролю і забезпечує отримання видимого зображення в образах, близьких до природних.

Радіозображення може бути отримано як методом на відображення, так і методом на проходження (рис 1.13).

Квазіоптичний метод може бути використаний для дослідження близько розташованих об'єктів (відстань від площини прийому до об'єкта близько 1...4 м) та віддалених на відстань понад 80

Метод застосовується для хвиль, довжина яких менше 3 см.

Прилади, робота яких ґрунтується на радіоголографічному методі. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається або за інтерференційною картиною або за відновленим зображенням. Перший випадок зазвичай використовують для отримання інформації порівняння деталі з еталоном. У другому випадку аналізують видиме зображення.

2

Прилади з кількома частотами. У цьому методі внутрішній стан об'єкта контролю визначається або зсуву резонансної частоти поглинання, або при порівнянні двох або більше частот, або на основі аналізу спектра частот.

Основою частотного методу є використання широкого спектру, що одночасно випромінюється.

частот або зміни частоти в певному інтервалі, коли корисний сигнал пропорційний зміні амплітуди, частоти, її зміщення електромагнітного спектру, виділення різницевої частоти на нелінійному елементі. Метод може бути суміщений з методами «відбиття» і «проходження».

Міністерство освіти Республіки Білорусь

Білоруський державний університет інформатики та

радіоелектроніки

кафедра РЕМ

«Радіохвильові, радіаційні методи контролю РЕЗІ. Методи електронної мікроскопії»

МІНСЬК, 2008

Радіохвильовий метод

Радіохвильові методи засновані на взаємодії електромагнітного поля в діапазоні довжин хвиль від 1 до 100 мм з об'єктом контролю, перетворення параметрів поля в параметри електричного сигналу та передачі на реєструючий прилад або засоби обробки інформації.

За первинним інформативним параметром розрізняють наступні НВЧ-методи: амплітудний, фазовий, амплітудно-фазовий, геометричний, часовий, спектральний, поляризаційний, голографічний. Область застосування НВЧ-методів радіохвильового виду неруйнівного контролю наведено у таблиці 1 та у ГОСТ 23480-79.

Радіохвильові методи неруйнівного контролю

Назва методу

Галузь застосування

Фактори, що обмежують сферу застосування

Контрольовані параметри

Чутливість

Похибка

Ампліт-тудний

Товщинометрія напівфабрикатів, виробів із радіопрозорих матеріалів

Складна конфігурація. Зміна зазору

між антеною перетворювача та поверхнею контролю.

Товщина до 100 мм.

1 – 3 мм

Дефектоскопія напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектрика

Дефекти: тріщини, розшарування, недопрес-совки

Тріщини понад 0,1 – 1 мм

Фазовий

Товщинометрія листових матеріалів та напівфабрикатів, шаруватих виробів та конструкцій з діелектрика.

Хвилястість профілю або поверхні об'єкта контролю при кроці менше 10L. Відбудова від впливу амплітуди сигналу

Товщина до 0,5 мм

5 – 3 мм

Контроль «електричної» (фазової) товщини

Товщина до 0,5 мм

0,1 мм

Амплі-тудно-фазовий

Товщинометрія матеріалів, напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектриків, контроль зміни товщини.

Неоднозначність відліку за зміни товщини понад 0,5А,Е Зміна діелектричних властивостей матеріалу об'єктів контролю величиною понад 2%. Товщина понад 50 мм.

Товщина 0 –

0,05 мм

±0,1 мм

Амплі-тудно-фазовий

Дефектоскопія шаруватих матеріалів та виробів з діелектрика та напівпровідника завтовшки до 50 мм.

Зміна зазору між антеною перетворювача та поверхнею об'єкта контролю.

Розшарування, включення, тріщини, зміни щільності, нерівномірний розподіл складових компонентів

Вмикання порядку 0,05А,Е. Тріщини з розкривом порядку 0,05 мм. Різнощільність порядку 0,05 г/см3

Геометричний

Товщинометри виробів та конструкцій з діелектриків: контроль абсолютних значень товщини, залишкової товщини

Складна конфігурація об'єктів контролю; непаралельність поверхонь. Товщина понад 500 мм

Товщина 0-500 мм

1,0 мм

Дефектоскопія напівфабрикатів та виробів: контроль раковин, розшарування, сторонніх включень у виробах з діелектричних матеріалів

Складна конфігурація об'єктів контролю

1,0 мм

1 –3%

Час-

Товщинометрія конструкцій та середовищ, які є діелектриками

Наявність "мертвої" зони. На-носекундна техніка. При-

Товщина понад 500 мм

5-10 мм

ної

Дефектоскопія серед діелектриків

зміна генераторів потужністю понад 100 мВт

Визначення глибини залягання дефектів у межах до 500 мм.

5 - 10 мм

Спектральний

Дефектоскопія напівфабрикатів та виробів із радіопрозорих матеріалів

Стабільність частоти генератора більше 10-6. Наявність джерела магнітного поля. Складність створення чутливого тракту в діапазоні перебудови частоти понад 10%

Зміни у структурі та фізико-хімічних властивостях матеріалів об'єктів контролю, включення

Мікродефекти та мікронеоднорідності значно менші за робочу довжину хвилі.

Поляризаційний

Дефектоскопія напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектричних матеріалів.

Складна конфігурація. Товщина понад 100 мм.

Дефекти структури та технології, що викликають анізотропію властивостей матеріалів (анізотропія, механічні та термічні напруження, технологічні порушення упорядкованості структури)

Дефекти площею понад 0,5 – 1,0 см2.

Голографічний

Дефектоскопія напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектричних та напівпровідникових матеріалів із створенням видимого (об'ємного) зображення

Стабільність частоти генератора більше 10-6. Складність створення опорного пучка чи поля з рівномірними амплітудно-фазовими характеристиками. Складність та висока вартість апаратури.

Включення, розшарування, різнотовщина. Зміни форми об'єктів.

Тріщини з розкривом 0,05 мм

Примітка: λ – довжина хвилі в контрольованому об'єкті; L – розмір розкриття антени у бік хвилястості.

Необхідною умовою застосування НВЧ-методів є дотримання таких вимог:

Відношення найменшого розміру (крім товщини) контрольованого об'єкта до найбільшого розміру розкриття антени перетворювача має бути не менше одиниці;

Найменший розмір мінімально дефектів, що виявляються, повинен не менше ніж у три рази перевищувати величину шорсткості поверхні контрольованих об'єктів;

Резонансні частоти спектра відбитого (розсіяного) випромінювання або напруженості магнітних полів матеріалів об'єкта та дефекту повинні мати відмінність, що визначається вибором конкретних типів пристроїв, що реєструють.

Варіанти схем розташування антен перетворювача щодо об'єкта контролю наведено у таблиці 1.

Методи цього виду контролю дозволяють визначати товщину та виявити внутрішні та поверхневі дефекти у виробах переважно з неметалічних матеріалів. Радіохвильова дефектоскопія дає можливість з високою точністю та продуктивністю вимірювати товщину діелектричних покриттів на металевій підкладці. У цьому випадку амплітуда зондувального сигналу є основним інформаційним параметром. Амплітуда випромінювання, що проходить через матеріал, зменшується через багато причин, у тому числі через наявність дефектів. Крім цього, змінюються довжина хвилі та її фаза.

Існують три групи методів радіохвильової дефектоскопії: проходження, відбиток і розсіювання.

Апаратура радіохвильового методу зазвичай містить генератор, що працює в безперервному або імпульсному режимі, рупорні антени, призначені для введення енергії у виріб і прийом хвилі, що пройшов або відбитої, підсилювач прийнятих сигналів і пристрої для вироблення командних сигналів, що керують різного роду механізмами.

При контролі фольгованих діелектриків проводять сканування поверхні зразка, що перевіряється спрямованим пучком мікрохвиль з довжиною хвилі 2 мм.

Залежно від інформаційно використовуваного параметра мікрохвиль дефектоскопи поділяють фазові, амплітудно-фазові, геометричні, поляризаційні.

Зміна щодо амплітуди хвилі відраховується на еталонному виробі. Амплітудні дефектоскопи найбільш прості з точки зору налаштування та експлуатації, але їх застосовують тільки для виявлення досить великих дефектів, що впливають на рівень прийнятого сигналу.

Амплітудно-фазові дефектоскопи дозволяють виявляти дефекти, що змінюють як амплітуду хвилі, так і її фазу. Такі дефектоскопи здатні давати досить повну інформацію, наприклад, якість заготовок фольгованих діелектриків, призначених виготовлення окремих шарів багатошарових друкованих плат.

У поляризаційних дефектоскопах фіксують зміну площини поляризації хвилі за її взаємодії з різними неоднорідностями. Ці дефектоскопи можуть бути використані для виявлення прихованих дефектів у різних матеріалах, наприклад, для дослідження діелектричної анізотропії і внутрішніх напруг в діелектричних матеріалах.

Радіаційні методи

Під радіаційними методами неруйнівного контролю розуміється вид контролю, що не руйнує, заснований на реєстрації та аналізі проникаючого іонізуючого випромінювання після взаємодії з контрольованим об'єктом. В основі радіаційних методів лежить отримання дефектоскопічної інформації про об'єкт за допомогою іонізуючого випромінювання, проходження якого через речовину супроводжується іонізацією атомів та молекул середовища. Результати контролю визначаються природою та властивостями використовуваного іонізуючого випромінювання, фізико-хімічними характеристиками контрольованих виробів, типом та властивостями детектора (реєстратора), технологією контролю та кваліфікацією дефектоскопістів.

Радіаційні методи неруйнівного контролю призначені для виявлення мікроскопічних порушень суцільності матеріалу контрольованих об'єктів, що виникають при їх виготовленні (тріщини, овали, включення, раковини та ін.)

Класифікація радіаційних МНК представлена на рис1.

Методи електронної мікроскопії (ЕМ)

Електронна мікроскопія ґрунтується на взаємодії електронів з енергіями 0,5 - 50 кеВ з речовиною, при цьому вони зазнають пружних та непружних зіткнень.

Розглянемо основні способи використання електронів при контролі тонкоплівкових структур (див. рис.2)

Таблиця 1 -

Схеми розташування антен перетворювачів стосовно об'єкту контролю.

Схема розташування антен перетворювача	Можливий метод контролю	Примітка
1	2	3
	Амплітудний, спектральний, поляризаційний	-
	Фазовий, амплітудно-фазовий, часовий, спектральний	-
	Амплітудний, геометричний, спектральний, поляризаційний	-
	Фазовий, амплітудно-фазовий, геометричний, часовий, спектральний	-
	Амплітудний, спектральний, поляризаційний.	-
	Амплітудний, поляризаційний, голо-графічний.	Як приймальна використовується моноелементна антена.
	Амплітудний, голографічний.	Як приймальня використовується багатоелементна антена.
	Амплітудний, амплітудно-фазовий, тимчасовий, поляризаційний	-
	Амплітудний, фазовий, амплітудно-фазовий, спектральний.	Функції передавальної (випромінюючої) та при- емної антен поєднані в одній антені.

Позначення: - антена перетворювача;

Навантаження.

1 – НВЧ-генератор; 2 – об'єкт контролю; 3 – НВЧ-приймач; 4 – лінза до створення (квазі) плоского фронту хвилі; 5 – лінза для формування радіо-зображення; 6 – опорне (еталонне) плече мостових схем.

Примітка: допускається застосування комбінацій схем розташування антен перетворювача щодо об'єкта контролю.

Растрова електронна мікроскопія (РЕМ). Сфокусований пучок електронів 1 (рис. 2) діаметром 2-10 нм за допомогою системи відхилення 2 переміщається по поверхні зразка, (або діелектричної плівки З1, або напівпровідника З-11.) Синхронно з цим пучком електронний пучок переміщається по екрану електронно-променевої трубки . Інтенсивність електронного променя моделюється сигналом, що надходить із зразка. Рядкова та кадрова розгортка пучка електронів дозволяють спостерігати на екрані ЕЛТ певну площу досліджуваного зразка. Як модулюючий сигнал можна використовувати вторинні та відбивні електрони.

Рисунок 1 – Класифікація радіаційних методів

Рисунок 2 – Режими роботи растрової електронної мікроскопії

а) контраст у минулих електронах; б) контраст у вторинних та відбитих електронах; в) контраст у наведеному струмі (З11 – умовно винесений за межі приладу). 1 – сфокусований промінь; 2 – система, що відхиляє; 3 – об'єкт дослідження – діелектрична плівка; 4 - детектор вторинних та відбитих електронів; 5-підсилювач; 6 – генератор розгортки; 7 - ЕЛТ; 8 – сітка детектора; 9 -відбиті електрони; 10 – вторинні електрони.

Електронна мікроскопія (ПЕМ), що просвічує, заснована на поглинанні, дифракції електронів взаємодії з атомами речовини. При цьому сигнал, що пройшов через плівку, знімається з опору, що включається послідовно зі зразком З1. Для отримання зображення на екрані використовуються потужні лінзи за зразком. Сторони зразка мають бути плоскопаралельними, чистими. Товщина зразка повинна бути набагато меншою за довжину вільного пробігу електронів і повинна становити 10.. 100 нм.

ПЕМ дозволяє визначити: форми та розміри дислокацій, товщину зразків та профіль плівок. Нині існують ПЕ мікроскопи до 3 МеВ.

Скануюча електронна мікроскопія (СЕМ).

Зображення формується за рахунок вторинних електронів, і за рахунок відбитих електронів (рис. 2). Побічні електрони дозволяють визначити хімічний склад зразка, а відбиті – морфологію його поверхні. При подачі негативного потенціалу - 50 В відбувається замикання малоенергетичних вторинних електронів і зображення на екрані стає контрастним, оскільки грані, розташовані під негативним кутом до детектора, взагалі не проглядаються. Якщо на сітку детектора подати позитивний потенціал (+250), то вторинні електрони збираються з поверхні всього зразка, що пом'якшує контрастність зображення. Метод дозволяє отримати інформацію про:

Топології досліджуваної поверхні;

геометричному рельєфі;

Структурі досліджуваної поверхні;

Коефіцієнт вторинної емісії;

Про зміну провідності;

Про місцезнаходження та висоту потенційних бар'єрів;

Про розподіл потенціалу по поверхні та поверхні (за рахунок заряду по поверхні при опроміненні електронами) при попаданні скануючого променя на поверхню напівпровідникових приладів у ній наводяться струми та напруги, які змінюють траєкторії вторинних електронів. Елементи ІМС із позитивним потенціалом порівняно з ділянками, що мають нижчий потенціал, виглядають темними. Це обумовлюється наявністю уповільнювальних полів над ділянками зразка з позитивним потенціалом, які призводять до зменшення сигналу вторинних електронів. Потенційно-контрастні вимірювання дають тільки якісні результати через те, що уповільнюючі поля залежать не тільки від геометрії та напруги плями, а й від розподілу напруги по всій поверхні зразка;

Великого розкиду швидкостей вторинних електронів;

Потенційний контраст накладається на топографічний та на контраст, пов'язаний з неоднорідністю складу матеріалу зразка.

Режим наведеного (індукованого електронно-променевого струму).

Електронний промінь з великою енергією фокусується на невеликій площі мікросхеми і проникає через кілька шарів її структури, в результаті в напівпровіднику генеруються електронно-діркові пари. Схема включення зразка представлена (рис.2, в). При відповідних зовнішніх напругах, прикладених до ІМС, вимірюються струми, зумовлені новонародженими носіями заряду. Цей метод дозволяє:

Визначити периметр р-n переходу. Форма периметра впливає на пробивні напруги та струми витоку. Первинний електронний промінь (2) (рис. 3 і 4) рухається поверхнею зразка (1) у напрямах х, і залежно від напрямку переміщення змінюється значення індукованого струму в р-n переході. За фотографіями р-n переходу можна визначити спотворення периметра р-n переходу (рис.5).

Визначити місця локального пробою р-n переходу. При утворенні локального пробою р-n переходу в місці пробою утворюється лавинне множення носіїв струму (рис.6). Якщо первинний пучок електронів (1) потрапляє в цю область (3), то генеровані первинними електронами електронно-діркові пари також множаться в р-n переході, в результаті чого в цій точці буде зафіксовано збільшення сигналу і поява світлої плями на зображенні. Змінюючи зворотне зміщення на р-n переході, можна виявити момент утворення пробою, а провівши виявлення структурних дефектів, наприклад, за допомогою селективного травлення або з ПЕМ, можна зіставити область пробою з тим чи іншим дефектом.

Рисунок 3 – Схема проходження електронного променя

Рисунок 4 – Зображення торцевого р-п-переходу з метою

визначення його периметра

1 - торцевий р-n перехід; 2 – електронний промінь;

3 - область генерації електронно-діркових пар.

Рисунок 4 – Зображення планарного р-п-переходу з метою

визначення його периметра

1 – планарний р-n перехід; 2 – електронний промінь;

3 - область генерації електронно-діркових пар.

Рисунок 5 – Спотворення периметра планарного p-n-переходу зверху

Спостерігати дефекти. Якщо в області р-n переходу знаходиться дефект (4) (рис. 6), то при попаданні первинного пучка електронів в область дефекту деяка частина генерованих пар рекомбінує на дефекті, і відповідно до межі р-n переходу дійде менше носіїв, що зменшить струм у зовнішньому ланцюзі. На фотографії р-n переходу ця область виглядатиме темнішою, ніж решта фону. Змінюючи співвідношення між глибиною залягання р-n переходу та проникненням первинних електронів можна зондувати електричну активність дефектів, що розташовуються на різній глибині. Спостереження дефектів можна проводити при зворотних та прямих зсувах р-n переходу.

Електронна ожеспектроскопія (ЕОС).

Вона полягає в отриманні та аналізі спектра електронів, що випускаються атомами поверхонь при дії на нього електронним променем. Такі спектри несуть інформацію:

Про хімічний (елементний) склад та стан атомів поверхневих шарів;

Про кристалічну структуру речовини;

Про розподіл домішок по поверхні та дифузійних шарах; Установка для оже-спектроскопії складається з електронної гармати, енергоаналізатора оже-електронів апаратури, що реєструє, і вакуумної системи.

Малюнок 6 – Зображення планарного p-n-переходу з метою визначення пробою та виявлення дефекту.

1 – еелектронний промінь; 2 – планарний р-п-перехід; 3 – металева домішка; 4 – дефект.

Електронна гармата забезпечує фокусування електричного пучка на зразку та його сканування. Діаметр пучка в установках із локальним оже-аналізом становить 0,07...1 мкм. Енергія первинних електронів змінюється в межах 0,5...30 кев. У установках оже-спектроскопії зазвичай як енергоаналізатора використовується аналізатор типу циліндричного дзеркала.

Реєструючий пристрій за допомогою двокоординатного самописця фіксує залежність , де: N - Число електронів, що потрапляють на колектор;

Е к - Кінетична енергія оже-електронів.

Вакуумна система установки ЕОС повинна забезпечувати тиск не більше 107 – 108Па. При гіршому вакуумі залишкові гази взаємодіють із поверхнею зразка та спотворюють аналіз.

З вітчизняних установок ЕОС слід відзначити растровий оже-спекто-рометр 09 ІОС - 10 - 005 Оже-локальністю в растровому режимі 10 мкм.

На (рис. 7) показаний оже-спектр забрудненої поверхні GaAs з якого видно, що поряд з основними спектрами GaAs, в плівці присутні домішкові атоми S, Про і С. значення з табульованими визначають хімічну природу атомів, з яких ці електрони були емітовані.

Малюнок 7 – Ожеспектр забрудненої поверхні GaAs

Примітка: метод отримав свою назву на ім'я французького фізика П'єра Оже, який у 1925 р. відкрив ефект випромінювання електронів атомами речовини внаслідок порушення їхнього внутрішнього рівня рентгенівськими квантами. Ці електрони одержали назву оже-електронів.

Емісійна електронна мікроскопія (ЕЕМ).

За особливих умов поверхню зразка може випускати електрони, тобто. бути катодом: під час застосування сильного електричного поля до поверхні (автоелектронна емісія) або під дією бомбардування поверхні частинками.

В емісійному мікроскопі, показаному на рис. 8 поверхня зразка є електродом системи, що утворює з анодом електронну лінзу.

Застосування ЕЕМ можливе для матеріалів, які мають невелику роботу виходу. Досліджуваний виріб є складовою частиною електронно-оптичної системи ЕЕМ, і в цьому його принципова відмінність від РЕМ.

ЕЕМ використовують для візуалізації мікрополів. Якщо р-п-перехід (1) (рис. 9) помістити в однорідне електричне поле (2) і подати на нього замикаючу напругу, то поле, створюване р-п-переходом (3) (при великих струмах витоку), буде викривляти Лінії основного поля.

Викривлення ліній дозволяє визначити розподіл потенціалу поверхнею зразка.

Електронно-відбивна спектроскопія (ЕОС).

В ЕОС поверхню зразка, що спостерігається, підтримується при такому потенціалі, що всі або більша частина опромінюючих електронів не потрапляють на поверхню зразка.

Принцип його роботи показано на рис. 10. Колімований електронний промінь спрямований на поверхню зразка перпендикулярно до неї. Електрони,

Рисунок 8 – Принцип роботи емісійного мікроскопа

Рисунок 9 – Візуалізація p-n-переходу за допомогою ЕЕМ

P-n-перехід, включений у зворотному напрямку; - електронні

траєкторії поля р-п-переходу.

Пролетіли через останню апертуру лінз, швидко сповільнюються і повертаються назад у точці, що визначається потенціалом поверхні зразка щодо катода та напруженістю електричного поля на поверхні зразка. Після повороту електрони знову прискорюються, пролітаючи через лінзи, і збільшене зображення проектується на катодолюмінесцентний екран. Додаткове збільшення можна отримати, відокремлюючи вихідний пучок від входить у слабкому магнітному полі і використовуючи додаткові збільшувальні лінзи на шляху пучка, що виходить.

Контрастність у виходить пучку визначається топологією поверхні та змінами електричного потенціалу та магнітних полів на ній.

Напруга на зразку

Рисунок 10 – Принцип роботи електронного відбивного мікроскопа

ЛІТЕРАТУРА

1. Глудкін О.П. Методи та пристрої випробування РЕМ та ЕВС. - М.: Вищ. школа., 2001 – 335 з

2. Випробування радіоелектронної, електронно-обчислювальної апаратури та випробувальне обладнання / за ред. А.І.Коробова М.: Радіо та зв'язок, 2002 - 272 с.

3. Млицький В.Д., Бегларія В.Х., Дубицький Л.Г. Випробування апаратури та засоби вимірювань на вплив зовнішніх факторів. М.: Машинобудування, 2003 - 567 з

4. Національна система сертифікації Республіки Білорусь у. Мн.: Держстандарт, 2007

5. Федоров В., Сергєєв Н., Кондрашин А. Контроль та випробування у проектуванні та виробництві радіоелектронних засобів - Техносфера, 2005. - 504с.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Однією з найважливіших проблем трубопровідного транспорту є збереження нормального стану лінійної частини промислових та магістральних трубопроводів. Підземні трубопроводи, які працюють при нормальних режимах, зберігаються принаймні кілька десятків років. Так, наприклад, у США деякі трубопроводи, які пропрацювали близько двадцяти років, повністю збереглися і не потребують ремонту. Цьому сприяло ту велику увагу, яка приділяється систематичному контролю стану підземних і надземних трубопроводів і своєчасна ліквідація дефектів, що з'являються.

Як правило, більшість дефектів на трубопроводах з'являються в результаті корозійних та механічних пошкоджень, визначення місця та характеру яких пов'язані з низкою труднощів та великими матеріальними витратами. Цілком очевидно, що розтин трубопроводу для його безпосереднього візуального обстеження є економічно невиправданим. До того ж обстежити можна лише зовнішню поверхню трубопроводу. Тому протягом останніх років у нашій країні та за кордоном зусилля спеціалізованих науково-дослідних та проектних організацій спрямовано на вирішення проблеми визначення стану підземних та надземних промислових, магістральних нафтопродуктопроводів без їх розкриття. Ця проблема пов'язана з великими технічними труднощами, проте при використанні сучасних методів та засобів вимірювальної техніки успішно вирішується.

У роботі ми розглянемо один із методів, який забезпечує виявлення дефектів.

1. Особливостірадіохвильовогометоду

Радіохвильовий контроль, що не руйнує, заснований на реєстрації зміни параметрів електромагнітних коливань НВЧ, що взаємодіють з об'єктом дослідження. Діапазон довжин хвиль, що переважно використовується в радіохвильовому контролі, обмежений 1 - 100 мм. Більше освоєні та забезпечені вимірювальною апаратурою 3-см та 8-мм піддіапазони.

Серед інших особливостей радіохвильового контролю порівняно з оптичним та радіаційним слід відзначити використання імпедансного методу для розрахунку параметрів сигналів та сумісність довжини хвилі випромінювання з розмірами радіохвильового тракту «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання».

Випромінювання НВЧ відносяться до області радіохвиль, які з моменту свого відкриття використовувалися для передачі інформації. Застосування хвиль НВЧ для цілей ПК вимагало створення теорії їхньої взаємодії з об'єктом контролю. Цілком природно, що в розробленій теорії були враховані результати, отримані в радіозв'язку для хвильових систем з розподіленими параметрами (довгих ліній, хвилеводів та ін) імпедансним методом, в якому радіохвильовий тракт «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання» замінюється моделлю у вигляді довга лінія. У цьому канал поширення коливань НВЧ (двопровідні лінії, хвилеводи, вільний простір) характеризують хвильовим опором. Для ідеального діелектрика воно речовинно при е r = 1 дорівнює z 0 = 377 Ом.

Ставлення г/(ще a)=tgдназивають тангенсом кута діелектричних втрат і відносять до найважливіших параметрів діелектриків. Тут г - питома електрична провідність; щ – кутова частота. На одній частоті (tgд< 0,01) материал может считаться диэлектриком, на другой (tgд >100) – провідником. При розрахунках до ідеальних діелектриків відносять матеріали, для яких tgд< 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.

Для провідників уявна частина комплексної діелектричної проникності велика в порівнянні з речовинною частиною: е">>е a і хвильовий опір визначається виразом z c дорівнюватиме квадратному кореню з відношення (щм a) / г. Зі зростанням частоти, z c збільшується і хвилі не можуть глибоко проникати у провідник Явище екранування зовнішніми шарами матеріалу глибинних шарів від проникнення поля називають скін-ефектом, що характеризується глибиною проникнення плоскої хвилі, на якій напруженість полів Е і Н зменшується.

Швидкість поширення електромагнітної хвилі в недосконалому діелектрику залежить від частоти так як е" = г / щ. Величина v характеризує швидкість переміщення точок, що зберігають одну і ту ж фазу хвилі. Залежність v = f (щ) називають дисперсією. Через швидкість знаходиться довжина хвилі л =vT v.

При переході електромагнітної хвилі з одного середовища до іншого за нормаллю до граничної поверхні формується відбита хвиля. При накладенні обох хвиль утворюється стояча хвиля, що характеризується коефіцієнтом стоячої хвилі за напругою k стU = E max / E min або коефіцієнтом хвилі, що біжить, за напругою k дu = l / k стU . Максимуми стоячої хвилі виходять там, де діючі значення напруженості падаючої та відбитої хвиль складаються, а мінімуми - там, де вони віднімаються.

Параметри провідних матеріалів на частоті 1010 Гц

Наведені формули вказують на можливість отримати необхідний результат, ґрунтуючись на законах геометричної оптики чи теорії довгих ліній. При застосуванні другого підходу для розрахунку параметрів сигналів НВЧ реальну систему «джерело випромінювання - об'єкт контролю - приймач» замінюють моделлю у вигляді довгої лінії з такими ж хвильовими опорами та розмірами, як у реальній системі. Варіант побудови такої моделі показано нижче. Електромагнітні параметри шарів виробу (е i, м i, г i) враховуються через комплексні хвильові опори Z i відрізків довгої лінії. Вхідний опір приймача та вихідний опір джерела випромінювання (генератора) враховуються хвильовими опорами Z п і Z р.

Дефект у вигляді розшарування замінюється в моделі плоскопаралельним шаром такої ж товщини, як дефект. Амплітуда сигналу від дефекту зменшується пропорційно площі, що займає дефект відносно площі контрольованої зони.

Сумірність довжини хвилі випромінювання НВЧ з розмірами елементів радіохвильового тракту обумовлює складний характер електромагнітного поля в системі контролю. З цієї причини методика оцінки сигналів у системі має характерну особливість. Якщо відстань між межами різних однорідних середовищ, що становлять досліджуваний об'єкт, перевищує довжину хвилі у матеріалі, компоненти електромагнітної хвилі оцінюють на основі законів геометричної оптики.

В іншому випадку краще застосування імпедансного методу. В обох випадках одержувані оцінки сигналів у системі наближені і не виключена поява великих помилок. Тому рекомендується користуватися розрахунковим методом визначення відносних значень величин - зміни амплітуд сигналів при малих змінах параметрів досліджуваного предмета чи умов контролю. Що ж до абсолютних значень сигналів, їх слід оцінювати експериментально.

Коротко зупинимося на методах та засобах радіохвильового контролю. Якщо контрольована величина безпосередньо пов'язана з напруженістю поля (потужністю) відбитого, минулого або розсіяного випромінювання, використовується амплітудний метод контролю. Технічна реалізація методу проста, проте невисока завадостійкість обмежує його застосування. Більш надійні результати отримують, використовуючи фазовий та амплітудно-фазовий методи, що базуються на виділенні корисної інформації, укладеної у змінах амплітуди та фази хвилі. Для виділення цієї інформації в апаратуру контролю вводять опорне плече «джерело - приймач випромінювання» та схему порівняння сигналів від об'єкта контролю з опорним.

Якщо товщина об'єкта перевищує довжину хвилі зондуючого випромінювання, що використовується, рекомендується для її вимірювання використовувати геометричний або тимчасовий метод. У першому випадку контрольований параметр пов'язаний із відхиленням положень відбитого променя в площині реєстрації щодо обраної системи координат, у другому - зі зміною затримки сигналу у часі.

Для контролю тонкоплівкових та анізотропних матеріалів застосовують поляризаційний метод, заснований на аналізі змін площини або виду поляризації коливань після взаємодії випромінювання з ОК. Перед випробуваннями приймальну антену розгортають до того часу, поки сигнал її виході від зразкового ОК стане рівним нулю. Сигнали від ОК, що випробовуються, характеризують ступінь відхилення їх властивостей від зразкового.

Голографічний метод дає хороші результати при контролі внутрішньої будови ОК, проте через складність його апаратурної реалізації метод має обмежене застосування.

Радіохвильовий контроль по минулому випромінюванню дозволяє виявити дефекти виробу, якщо їх параметри a і е значно відрізняються від аналогічних параметрів основного матеріалу, а розміри співмірні або перевищують довжину хвилі зондувального випромінювання. У найпростішому варіанті такого контролю в приймальному тракті підтримують режим хвилі, що біжить. Найбільш повну інформацію дає застосування багатоелементних антен, оскільки в цьому випадку вдається відтворити внутрішню структуру об'єкта. Для підвищення роздільної здатності дефектоскопії використовують метод самопорівняння. Він реалізується за допомогою двох комплектів випромінюючих та приймальних пристроїв, максимально наближених один до одного. Результуючий сигнал визначається різницею амплітуд та фаз сигналів приймачів кожного каналу. Наявність дефекту призводить до зміни умов поширення хвилі в одному каналі та появі різницевого сигналу. Аналіз динаміки зміни сигналу під час періодичного проходження дефекту через зону контролю радіохвильового дефектоскопа дозволяє знизити поріг його чутливості.

Резонансний метод радіохвильового контролю заснований на введенні ОК в резонатор, хвилевод або довгу лінію та реєстрації змін параметрів електромагнітної системи (резонансної частоти, добротності, числа типів коливань, що збуджуються і т.д.). Цим методом контролюються розміри, електромагнітні властивості, деформації та інші параметри. Успішно використовується резонансний метод контролю рівня рідин у резервуарах і параметрів руху різних об'єктів.

Радіохвильові засоби неруйнівного контролю - це датчики з чутливим елементом, в якому контрольована величина перетворюється на інформативний параметр; генератори НВЧ – джерела електромагнітних коливань; вторинні перетворювачі призначені для формування сигналів реєстрації та управління.

радіохвильовий контроль неруйнівний дефектоскопія

2. Джерела та приймачі радіохвильового випромінювання НВЧ

Коливання НВЧ можуть бути отримані за допомогою генераторів магнетронного типу, ламп зворотної хвилі, відбивних клістронів, квантово-механічних генераторів та напівпровідникових приладів. Найбільше застосування знаходять клістрони, потім слідують магнетрони, лампи зворотної хвилі та напівпровідникові генератори.

Відображувальні клістрони широко застосовують як генераторів, що задають, в радіолокаційних станціях, в підсилювальних ланцюжках малопотужних передавачів, в радіорелейних лініях зв'язку, малопотужних генераторах НВЧ безперервного або імпульсного випромінювання в передаючих пристроях малого радіусу дії (радіодальноміри, вимірювальної та малогабаритної апаратури завдяки ряду переваг перед іншими малопотужними генераторами НВЧ. Це, зокрема, низький рівень шумів флюктуації, простота експлуатації і висока надійність при зміні в широких межах умов експлуатації. Відбивні клістрони малої потужності (до 100 мВт), що випускаються, перекривають широкий діапазон довжин хвиль, аж до субміліметрових. Деякі типи клістронів вимагають примусового повітряного охолодження, особливо призначені для роботи в короткохвильовій частині міліметрового діапазону, коли важко підвищити їх ккд. На жаль, теплові догляди частоти переважають над усіма іншими і притаманні будь-якому типу генераторів НВЧ.

Магнетронні генератори охоплюють широкий діапазон частот і забезпечують великий діапазон потужностей в імпульсі: від одиниць ват до десятків мегават. Вони знаходять широке застосування в радіоелектронній апаратурі як генератори, що задають, джерел потужності НВЧ і т.д. Однак останнім часом намічається відмова від їх широкого використання внаслідок великої нестабільності частоти, що генерується, і теплових доглядів частоти. Крім того, наявність постійних магнітів збільшує масу магнетронів, для живлення потрібні висока напруга та інтенсивне охолодження (шляхом обдування) резонатора.

Лампи зворотної хвилі (ЛОВ) відносяться до класу широкодіапазонних генераторів коливань НВЧ з електронною перебудовою частоти. Випускається велика кількість типів ЛОВ, що перекривають діапазон хвиль від 60 см до десятих часток міліметра. Для фокусування електронного променя ЛОВ в основному застосовують постійні магніти трубчастої форми. Такі ЛВВ випускаються у вигляді пакетованої конструкції, в якій об'єднані корпус ЛВВ, постійний магніт і юстирующее пристосування. Тому нормальна робота ЛВВ може бути порушена за наявності зовнішніх магнітних полів або розташованих поблизу ЛВВ феромагнітних матеріалів. Як правило, відстань між ЛОВ та подібними матеріалами має бути не менше 400 мм. Режим роботи ЛОВ залежить від зовнішніх умов (температури, вологості), а також погодження з навантаженням.

Лампи зворотної хвилі особливо критичні зміни температури середовища. При вплив на лампи зворотної хвилі механічних ударів і вібрацій відбуваються періодичні зміни відстані між окремими електродами електронної гармати або їх поперечні зсуви щодо один одного, що супроводжується амплітудною та частотною модуляцією коливань, що генеруються. Девіація частоти ЛОВ при вібраціях зазвичай дещо більша, ніж у клістронів. До недоліків ламп даного типу відноситься також те, що дані лампи, що знаходилися на зберіганні і тривалий час (більше двох місяців) не включаються, повинні бути піддані тренуванню, що займає не менше 1,5 год. Генератори на основі ЛОВ, як і всі генератори НВЧ з широким діапазоном електронної перебудови частоти, не мають високої стабільності частоти при роботі в будь-якій точці діапазону.

Ефективний автогенератор сантиметрових і міліметрових хвиль може бути створений на напівпровідниковому еквіваленті відбивного клістрона - лавинно-прогоновому діоді (ЛПД), який є основою ряду пристроїв НВЧ (генераторів, підсилювачів, частотних перетворювачів).

В основі роботи ЛПД лежить ефект генерації когерентних коливань при лавинному пробоі напівпровідникових діодів НВЧ. Отримувана при цьому потужність коливань в безперервному режимі становить для різних діодів від десятків мікроват до кількох міліват при довжині хвилі 0,8-10 см. Генератор складається з лавинно-пролітного діода і порожнистого резонатора, пов'язаного з корисним навантаженням. Характерна особливість ЛПД - підвищений рівень шуму на високих (10 4 ГГц) частотах. Навіть у германієвих дифузійних ЛПД з однорідним пробоєм цей рівень на 25-30 дБ перевищує дробовий шум вакуумного діода з таким же струмом. У кремнієвих ЛПД, де пробій супроводжується мікроплазмовими явищами, рівень шуму може перевищувати на 60-70 дБ дробовий шум.

Малогабаритні генератори сантиметрового діапазону (3-15 ГГц) забезпечують у безперервному режимі при струмі живлення 10-20 мА і напрузі 20-70 вихідну потужність від 5 до 50 мВт при ккд 3-7%. Значний рівень найвищих гармонік у діапазоні лавинного струму дозволяє використовувати ЛПД сантиметрового спектру хвиль для створення генераторів міліметрового спектра. Резонатор такого генератора доцільно робити дво-або триконтурним, щоб один з контурів, не пов'язаний з корисним навантаженням, був налаштований на основну частоту в короткохвильовій частині сантиметрового діапазону (10-15 ГГц), а інші - на вищі гармоніки. Генератори цього типу мають у верхній частині міліметрового діапазону вихідну потужність (у безперервному режимі) порядку одиниць міліватів. Однак спектральна щільність флюктуації амплітуди та частоти ЛПД на 15-20 дБ вище, ніж у відбивних клістронів. Отже, НВЧ-пристрої на ЛПД мають такі переваги, як малі габарити, маса, економічність харчування і т.д. Основний їхній недолік - високий рівень шумів.

Створено та отримали також практичне застосування напівпровідникові генератори НВЧ на діодах Ганна. Вони працюють при низьких напругах живлення (4-8,5 В), споживаючи при цьому струм від 0,4 до 1,5 А.

Порівняльна характеристика деяких типів генераторів НВЧ

Література

1. Неруйнівний контроль. 6. Довідник. За заг. ред. В.В. Клюєва, Москва, 2006 р.

2. МільманІ.І. «Радіохвильовий, тепловий та оптичний контроль», частина 1, навч. посібник, Єкатеринбург, 2001

3. Єрмолов І.М., Останін Ю.А. «Методи та засоби неруйнівного контролю», 1988 р., вищ. школа.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Метод неруйнівного контролю стану поверхні напівпровідникових пластин, параметрів тонких поверхневих шарів та меж розділу між ними. Методика вимірів на еліпсометрі компенсаційного типу. Застосування еліпсометричних методів контролю.

реферат, доданий 15.01.2009

Сутність методу магнітної дефектоскопії. Розрахунок складових напруженості поля. Розробка автоматизованої системи магнітопорошкового контролю осі колісної пари вагон. Регулює швидкість обертання асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором.

дипломна робота , доданий 19.06.2014

Засоби реєстрації та кількісних вимірів світлової енергії. Теплові та фотонні приймачі оптичного випромінювання: напівпровідникові болометри, термоелементи, фоторезистори, фото- та світлодіоди; параметри, що характеризують їх властивості та можливості.

презентація , доданий 07.06.2013

Класифікація та моделі теплової дефектоскопії. Модель активного теплового контролю за пасивними дефектами. Оптична пірометрія. Прилад теплового контролю. Схеми яскравого візуального пірометра з ниткою, що зникає. Пірометри спектральних відносин.

реферат, доданий 15.01.2009

Природа та характеристики магнітного поля. Магнітні властивості різних речовин та джерела магнітного поля. Влаштування електромагнітів, їх класифікація, застосування та приклади використання. Соленоїд та його застосування. Розрахунок пристрою, що намагнічує.

курсова робота , доданий 17.01.2011

Метод високоточної гелієвої дефектоскопії. Розчинність гелію у кристалах з дефектами вакансійного типу. Схема термодесорбційної установки, методика вимірів. Система вакуумування, калібрування мас-спектрометра, контролю температури осередків насичення.

контрольна робота , доданий 03.12.2014

Технічні засоби візуально-оптичної дефектоскопії. Технічні характеристики відеокроулера Rovver 400. Вибір методу контролю та теоретичне моделювання, оцінка чутливості. Розробка структурної схеми встановлення, її впливом геть екологію.

дипломна робота , доданий 08.09.2014

Склад електротехнічного обладнання, завдання контролю його параметрів. Канал контролю вологості елегазу. Моніторинг підстанційного обладнання. Діапазон величин контрольованих параметрів. Конструкції системи діагностики та контролю КРУЕ.

курсова робота , доданий 01.02.2012

Загальна характеристика методів, які застосовуються для вимірювання параметрів капілярів фільєрів: голографічної інтерферометрії, Фур'є-оптики, мікроскопічний. Порівняльний аналіз розглянутих методів, визначення їх основних переваг та недоліків.

контрольна робота , доданий 20.05.2013

Типи джерел випромінювання, принципи їхньої класифікації. Джерела випромінювання симетричні та несиметричні, газорозрядні, теплові, з різним спектральним розподілом енергії, на основі явища люмінесценції. Оптичні квантові генератори (лазери).

Радіохвильовий метод заснований на залежності минулого або відбитого радіовипромінювання, від параметрів і характеристик діелектричних матеріалів (пластмас, гуми, склопластиків, термоізоляційних матеріалів, фанери, зерна, піску тощо). У радіохвильовому методі використовується діапазон довжин хвиль, який називається діапазоном понад високі частоти. Електромагнітна хвиля є сукупністю електричного Е і магнітного Н полів, що поширюються у певному напрямку Z. У вільному просторі електромагнітні хвилі поперечні, тобто. вектори Е і Н перпендикулярні до напряму поширення.

Вектор Е визначає поляризацію електромагнітного поля (її амплітуду). Виходячи з цього, хвиля може бути плоско поляризована (лінійно поляризована), електрично поляризована, кругової поляризації (правої або лівої поляризації, права за годинниковою стрілкою, ліва проти годинникової стрілки). Напруженість магнітного поля Н перевіряється у її зміні за амплітудою залежно від магнітної проникності використовуваного матеріалу. Н може змінюватися від нуля до максимального значення, що використовується в методах парамагнітного електричного резонансу і в ядерних методах резонансу. Це дозволяє досліджувати слабкі взаємодії усередині речовини із застосуванням цих методів.

Принципи побудови радіохвильових

приладів неруйнівного контролю.

У радіохвильовому методі використовується діапазон довжин хвиль від 1 до 1 мм, який називають діапазоном надвисоких частот (НВЧ). При проходженні сигналу через контрольоване середовище остання впливає на його характеристики. Якщо контролюються діелектричні матеріали, то як характеристики використовують постійну діелектричну і тангенс кута втрат ; при контролі напівпровідникових матеріалів оцінюють діелектричну постійну та магнітну проникність; при контролі електропровідних матеріалів досліджують провідність. Прилади радіохвильового контролю можна поділити на фазові, амплітудно-фазові, поляризаційні, резонансні, спектральні, частотні, променеві, перетворювальні. Всі ці прилади засновані на використанні явищ відображення, проходження, поглинання, заломлення, поляризації та перетворення радіохвильового випромінювання. Для вимірювання рівня впливу середовища на сигнал застосовуються амплітудно-фазові прилади. Схема приладу наведено малюнку 1.

Прилади подібного типу містять випромінювальну антену 4 і приймальну антену 6, джерело генерації НВЧ1, вентиль 2, аттенюатор 3,7, за допомогою якого можна послабити випромінювання, детектор 8 блок обробки і видачі інформації 9. Після проходження випромінювання через об'єкт контролю 5 потужність сигналу оцінюватиметься за формулою:

Потужність радіовипромінювання, що пройшов через об'єкт контролю;

Площа випромінюючої антени 4;

Потужність випромінюючої антени 4;

Коефіцієнти проходження радіохвилі на межі розділу двох середовищ досліджуваного матеріалу та середовища в якому він знаходиться; , де

Довжина випромінюючої антени у поперечному перерізі;

Відстань від кромки випромінюючої антени до поверхні випробуваного виробу 5;

Відстань до кромки приймальної антени від поверхні виробу, що перевіряється після проходження радіовипромінювання;

Товщина виробу, що перевіряється;

Коефіцієнти відображення при падінні радіовипромінювання на поверхню виробу та при його виході з поверхні виробу; , де

Хвильове число;

Довжина хвилі радіовипромінювання.

З виразу 1 видно, що з заданої потужності можна визначити товщину контрольованого об'єкта чи фізичні параметри . Для виключення перевідбиття необхідно узгодити межі з приймальною та випромінюючої антеною, тобто. відстані. Радіохвильові прилади можуть бути побудовані на принципі прийому відбитого від дефекту сигналу. Схема приладу показано на рис.2.

Принцип роботи подібних приладів полягає в наступному: сигнал НВЧ генератора 1 через вентиль 2 і вузол поділу 3 подається на випромінювальну антену 4, відбитий від об'єкта 6 сигнал надходить в антену 5, детектується в елементі 7 і ідентифікується в системі 8. Особливістю приладів прийомі відбитих сигналів, є наявність зв'язку (напруженості електромагнітного поля радіовипромінювання) між випромінюючою та приймальними антенами. Цей зв'язок реалізується рахунок частини випромінювання антени 4 і є опорним сигналом, з яким підсумовуються відбиті сигнали . Сукупність всіх компонентів сигналу носить інтерференційний характер, що залежить від співвідношення між амплітудою та фазою відбитого сигналу та сигналу зв'язку. Вигляд інтерференційної картини залежить від відбитого сигналу, що несе інформацію про внутрішню структуру об'єкта, що контролюється, тобто. залежить від . Радіохвильові поляризаційні прилади ґрунтуються на залежності поляризації електромагнітної хвилі, тобто. від орієнтації вектора Е у просторі в міру поширення їх у контрольованому середовищі. По виду поляризації (плоска, кругова, електрична) можна будувати висновки про внутрішньої структурі матеріалу. Зазвичай прилад налаштовують так, що за відсутності внутрішніх дефектів в об'єкті сигнал у приймальній антені дорівнює нулю. За наявності дефекту або структурної неоднорідності змінюється площина або вид поляризації сигналу, що випромінюється, і в приймальній антені з'являється сигнал, що несе інформацію про дефекти.

У радіохвильових резонансних приладах стан контрольованого об'єкта визначається за впливом середовища на добротність, усунення резонансної частоти або розподіл поля в резонаторі. На малюнку 1 представлений циліндричний резонатор у вигляді схеми:

Рис. 1

Зазвичай резонатор 1 циклічної форми діаметра, збуджується хвилі. Випробуваний зразок діаметра 2 міститься всередині резонатора. І тут має місце зміщення резонансної частоти. За величиною усунення визначається однорідність цього зразка та його суцільність. У разі несуцільності або будь-якого дефекту всередині об'єкта, що випробовується, зсув резонансної частоти збільшується. Цим і визначається контроль випробуваного зразка.

У разі (рис.1 б) виникають різнополяризовані радіохвилі. Одні з правою поляризацією, інші – з лівої. Якщо такий резонатор покласти на зразок, то за наявності дефектів у зразку відбудеться зміна в поляризації радіохвилі, і з'являться деякі складові величини цієї поляризації (на малюнку це показано як ). Вимірюючи положення цього значення можна знайти місце розташування цього дефекту та його протяжність.

Схема роботи променевих приладів

На рис.2а) показано проходження радіопроменя через зразок. Зазвичай використовується промінь мілімітрового діапазону, та його проходження підпорядковується законам геометричної оптики. У результаті за величиною відхилення визначають показник заломлення і цим знаходять характеристику середовища. Якщо середовище однорідне, то промінь переломлюючись виходить з протилежного боку виробу, якщо середовище неоднорідне, то крім заломлення відбувається і відображення радіопроменя, як показано на малюнку 2б). У приладах цього фіксується радіозображення внутрішніх дефектів.

Радіохвильові товщиноміри.

Радіохвильові методи дозволяють контролювати товщину діелектричних матеріалів, шарів діелектриків на металі та металевих листах. Інформація про товщину може міститися в амплітуді, фазі, зсув резонансної лінії та резонансної кривої. Найбільш важливими параметрами об'єкта, що впливають на минулий або відбитий сигнал, є товщина і діелектрична проникність матеріалу. Чим однорідніший матеріал, тим точніше вимірюється товщина. Коефіцієнти відображення та проходження радіохвилі для плоского однорідного шару при нормальному падінні являють собою осцилюючі функції, що спадають при зростанні товщини і відношенні , де - Довжина хвилі радіопроменя.

Період цих функцій визначається довжиною хвилі та показником заломлення середовища. А ступінь зменшення – коефіцієнтом згасання хвилі. На малюнку 3 наведено графіки коефіцієнтів відбиття для двох діелектриків.

Ряд 1 - гіпсобетон (); ряд 2 - оргскло ( )

Рис.4

Ряд 1 – середнє згасання ; ряд 2 - мале згасання; ряд 3 - велике згасання; - Кут втрат.

Видно, що період осциляції коефіцієнта відображення обернено пропорційний діелектричній проникності. Однозначний зв'язок між коефіцієнтом проходження та товщиною має місце при великому згасанні. Поява неоднозначності при малому згасанні ускладнює застосування товщинометрів, заснованих на хвилі. Як приклад розглянемо товщиномір для вимірювання товщини металевого листа, що прокочується.

Товщиномір для вимірювання товщини

металевого листа, що прокочується.

1- вузол для обробки сигналів та видачі їх на індикацію та керування

2- генератор НВЧ 10 -лінза

3- трійник 11 - об'єкт, що вимірювається

4- вентиль 12-лінза

7- підстроєний плунжер, що закоротює, 15 - плунжер, що закорочує

9- антена випромінююча (рупор) 17 - узгоджувальне навантаження

18 – вентиль

У приладах цього призначення має місце дзеркальне відображення електромагнітної хвилі від поверхні об'єкта, що контролюється, при цьому на самій поверхні встановлюється пучність струму і вузол напруги. При вимірі товщини об'єкта змінюється побудована картина поля, що відзначається приладом. Генеровані сигнали НВЧ через трійник 3 і вентилі 4 і 18 надходить на відгалуження 8 і 14, а потім на рупорні антени 9 і 13 з лінзами 10 і 12. Сигнали, відбиваючись від вимірюваного поверхні об'єкта 11, утворюють стоячі хвилі. Резонатори відбитих хвиль налаштовується в резонанс за допомогою короткозамкнутих плунжерів 7 і 15.

Рис.5

Радіохвильові вологоміри.

Методи вимірювання вологості матеріалів засновані на поглинанні та розсіювання радіохвиль молекулами води в області НВЧ. Інформативними параметрами є амплітуда, фаза та кут повороту площини поляризації електромагнітної хвилі. Відомо, що в області НВЧ має місце резонансне поглинання. Крім того, діелектрична постійна води у зазначеній області частот змінюється від 80 до 20, тоді як ця величина для інших матеріалів лежить в межах 2-9. Ця обставина дозволяє використовувати радіохвильовий метод для влаштування вологомірів різного призначення. На малюнку 6 наведено залежність діелектричних проникностей від частоти.

Ряд 1 - проникність, ряд 2 - проникність.

Для вимірювання з'єднання вологи використовується амплітудний вологомір, який заснований на ослабленні потужності сигналу, що пройшов через об'єкт, його схема наведена на малюнку 2. В області слабозв'язаної вологи коефіцієнт проходження сигналу пропорційний вмісту води.

Амплітудний вологомір.

1- генератор НВЧ 9 - пристрій управління перетвореннями

2- вентиль 10 – пристрій індикації

3-трійник хвилеводний 11 - детектор

4- антена випромінююча 12 - плунжер закорочений

5- антена приймальна 13 – підсилювач

6- перетворювач

7- плунжер закорочений

8- детектор

Амплітудно-фазовий вологомір.

1- Генератор НВЧ 5 - приймальна антена

2- Змінні перетворювачі 6 - пристрій узгодження навантаження

3- Трійник 7 – трійник хвилеводний

4- Антена випромінююча 8 – індикатор

9 – підсилювач 10 – детектор

Прилад працює на принципі порівняння сигналу, що пройшов через вологий об'єкт, і сигналу, що пройшов хвилеводним трактом. У хвилеводному трійнику 7 сигнали порівнюють по амплітуді та фазі. Різнистий сигнал по посиленню відображається на пристрої 8.

Радіохвильові дефектоскопи.

Ці прилади застосовуються контролю тріщин, повітряних включень, сторонніх включень, неоднорідностей, дефектів склеювання тощо. у діелектричних матеріалах. Радіохвильові дефектоскопи будуються на принципі пропускання або відображення хвилі, яка несе інформацію про товщину шарів та показник заломлення, тобто. про фізичні параметри шарів (щільність, пористість, вологість, склад і т.д.) на малюнку 9 як приклад наведено схему дефектоскопа з механічним скануванням.