Способ определения толщин слоев многослойных неметаллических изделий

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля композиционных неметаллических материалов. Цель изобретения - увеличение производительности . При многократном зондировании исследуемого изделия (ИИ) электромагнитным излучением каждый раз изменяют коэффициент передачи отраженного излучения. Количество зондирования выбирают равным количеству слоев в ИИ, регистрируют коэффициент отражения от ИИ. Полученное множество коэффициента отражения совместно с априорно известными значениями электрофизических параметров каждого слоя ИИ используют для расчета толщин каждого из слоев и решения соответствующей системы уравнений . 1 ил. с fB ел САЭ ьо о ч tsS to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 С 01 N 22 00

1И" Гvy,; -д .„,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ;",, Б, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИН СЛОЕВ

МНОГОСЛОЙНЫХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля композицион(21) 3867404/24-09 (22) 18.12.84 (46) 30.06.87. Бюл. Ф 24 (71) Ленинградский электротехнический институт им. Ульянова (Ленина) (72) С.С.Васильев и А.Л.Зеленков (53) 621.317.39(088.8) (56) Труды ВНИИ метрологии им. Д.И.Менделеева. Л., 1976, выл °, 204 (264), с. 69-71.

Дефектоскопия, 1980, Р 1, с. 108110. ных неметаллических материалов.

Цель изобретения — увеличение производительности. При многократном зондировании исследуемого изделия (ИИ) электромагнитным излучением каждый раз изменяют коэффициент передачи отраженного излучения. Количество зондирования выбирают равным количеству слоев в ИИ, регистрируют коэффициент отражения от ИИ. Полученное множество коэффициента отражения совместно с априорно известными значениями электрофизических параметров каждого слоя ИИ используют для расчета толщин каждого из слоев и решения соответствующей системы уравнений. 1 ил.

1320722 ю- где Я; (h,+... +

+h

Г еЧ раметров.

q;(h,+h, +... +h ) =

j2(k,h, ». "р "р) хе

Изобретение относится к неразруша щему контролю композиционных неметал лических материалов, может широко применяться в судостроении, машиностроении, строительстве и других об- 5 ластях техники.

Целью изобретения является увеличение производительности.

На чертеже показан один из вариантов устройства, реализующего способ определения толщин слоев многослойных неметаллических изделий.

Способ определения толщин слоев .многослойных неметаллических изделий заключается в следующем.

f5

При многократном зондировании исследуемого изделия электромагнитным излучением каждый раз изменяют коэффициент передачи отраженного излучения, при этом количество зондирований

- 20 выбирают равным количеству слоев в исследуемом изделии, регистрируют коэффициент отражения от исследуемого изделия полученное множество коэффициентов отражения совместнр с априорно известными значениями элект» 1рофизических параметров каждого слоя исследуемого изделия используют для расчета толщин каждого иэ слоев иэ решения системы уравнений:

К =А,q (ho)+AzV»(ho+h»)+Аз»»,(ho+h»+

=А Чи(13„)+Аzg»»(1 »3+1 » + ° ° + »»3»-» Р»»"

-(h +h,+...+Ь ), где А, R„, А3 = (1 R ) (1 Ri3) R34 э

° ° с

А. (1-R )(1 Rõ )R33 ..(1 — К )

1R..

1,1+1 3 — -коэффициент отражения Фре4Г . P $ неля от границы раздела. слоев с номерами р и q,çàâè50 сит только от известных пазначение коэффициента передачи отраженного излучения датчика при расстоянии (h +h» — -+...+ о о»1»1

+h --- =--) до (I+1) (el +e го слоя, 2»Е

К = — — — g F — коэффициент распро0 с 6 странения волны с частотой f в среде с диэлектрической проницаемостью Е, С вЂ” скорость света в вакууме.

Коэффициент передачи отраженного излучения характеризует конфигурацию фронта излучаемой волны и зависит от фронта отражающей поверхности и расстояния до нее, но не зависит от отражающих свойств этой поверхности (нормирован коэффициентом отражения

R), Коэффициент передачи отраженного излучения определяется экспериментально для каждой пары излучательотражатель с точностью не хуже 2Е как в дальней, так и в ближней зоне излучателя» Скорость убывания коэффициента передачи отраженного излучения с расстоянием зависит от направленности излучателя; чем меньше направленность, тем быстрее убывает отраженный сигнал. Убывание отраженного сигнала, связанное с расхождением волны в пространстве, аналогично убыванию, вызванному поглощением и рассеянием в среде распространения, которое также имеет место.

Устройство для реализации способа определения толщин слоев многослойных неметаллических изделий содержит

СВЧ-генератор 1 через разветвитель

2 и развязывающие устройства 3,,..., 3„ присоединенный к приемно-излучающим антеннам 4,,...,4>.

Присоединенные к антеннам приемники отраженного излучения содержат измерители амплитуды 5.»,..., 5»» и фазы 6»,...,6 отраженного сигнала, присоединенные каждый к своему айалого-цифровому преобразователю (АЦП)

7„,...,7„ и 8,,...,8 . АЦП через интерфейсную магистраль, содержащую шину 9 управления, шину 10 данных и шину 11 адреса, соединены с ЭВМ

12. В ЭВМ накапливается и обрабатывается информация.

1320722

Периферийное устройство 13 содержит блок регистрации обработанной информации и пульт управления режимами работы отдельных устройств. Исследуемое изделие 14 в общем случае содержит N слоев, Перемещение изделия осуществляется с помощью привода, который связан с синхронизатором 15, задающим работу генератора тактовых импульсов 3ВМ. f0

Формула иэ обретения

Способ определения толщин слоев многослойных неметаллических изделий, включающий многократное зондирование исследуемого изделия электромагнитным излучением, измерения коэффициентов отражения от исследуемого изделия и расчет толщины каждого из слоев, отличающийся тем, что, .с целью увеличения производитель 0 ности, при каждом зондировании исследуемого изделия электромагнитным излучением изменяют коэффициент передачи .отраженного излучения, при этом количество зондирований выбирают рав- 5 ным количеству слоев в исследуемом изделии, а толщины каждого из слоев выбирают иэ решения системы уравнений

Rz AIMt (ho)+A24 (ho+h<)+ +Ам+1Ж х

< (h +h, +...+h );

Rzz А, 6 2 (h )+А2 p2 (®o+h, ) + ° .. +Ам+ Ч2х

<(h + ..+h ):

° ° ° ° е ° ° ° ° ° ° ° . ° °

35 Añ(P (ho)+A2(j„(hо+h + ° +A „phd( х (h +...+h ), zpe A R2 у 2 )(23)

° К

;,;-< 1

А; е д коэффициент отражения Френеля от границы раздела слоев с номерами р и q, зависит только от известных параметров °

q,(h,+h,+...+h )5 ("о" о+ ° + "е "е1 е

) где 8;(h +...+

Ee+h е е значение коэффициента передачи отраженного излучения

i-датчика при расстоянии (h + h, ° ° о Е Р- — — + +h я, е1 е до (7+1) -ro слоя, коэффициент распространения волны с с частотой f в среде с диэлектрической проницаемостью ЕЕ, скорость света в вакууме.. 27Е.

К 4Е е, 4

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° b ° ° ° ° ° ° ° и ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

1320722

Составитель E.Àäàìoâà

Редактор Н.Слободяник Техред H.Глущенко

Корректор M.Äåì÷èê

Подписное

Заказ 2653/47 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4