3. Радиоволновой вид неразрушающего контроля

Для проведения технологического контроля (ТК) используются неразрушающие методы контроля. Так как объект контроля – ПКМ представляют собой диэлек­трики, то необходимо использовать методы, наилучшим образом контролирую­щие данные материалы. С учётом того, что мы имеем относительно непрерыв­ные процессы, как во времени, так и в пространстве необходимо применять для ТК (по возможности) бесконтактные методы контроля. Наибольшее употребление, в частности, находит радиоволновой метод контроля.

В радиоволновом методе ис­пользуется излучения, создаваемые электромагнитными колебаниями соответ­ствующего диапазона частот. Для ввода излучения в контролируемую среду (и соответствующего приёма) не требуется контакта датчиков с контролируемой поверхностью. При контроле этим методом используются такие характери­стики электромагнитных волн, как амплитуда, поляризация и фаза.

Наибольшее употребление в ТК ПКМ имеют методы указанного вида, т. к. они обладают высокой чувствительностью, бесконтактным вводом и приёмом СВЧ-излучения, возможностью контроля значительных толщин контролируе­мого материала. Радиоволновые методы основаны на взаимодействии электромагнитного поля в диапазоне длин волн 1 – 100 мм с объектом контроля, преобразовании параметров поля в параметры электрического сигнала и передачи его на регист­рирующий прибор.

Радиоволновые методы подразделяются на: волноводные, резонатор­ные и свободного пространства. В первых двух объект контроля (в виде образца определённой геометрии) помещается в волновод или резонатор. В волноводном методе ис­пользуются прямоугольные (или круглые) волноводы, рабочая длина волны 0,5 – 10 см. В резонаторных методах используются объёмные резонаторы и измери­тельные конденсаторы, работают они в сантиметровом и метровом диапазоне длин волн. В ТК они используются как образцовые при контроле проб материа­лов.

Методы свободного пространства целиком заимствованы из оптики и но­сящие, в силу этого, название оптических. Идея оптических методов проста и состоит в наблюдении проходящих или отражённых от диэлектрической среды электромагнитных волн, собранных в узкие пучки с помощью подходящих направляющих устройств.

Техническое воплощение этих методов наталкивается, однако, на целый ряд трудностей, связанных с тем, что длина волны используемых электромагнитных волн (особенно в длинноволновой области миллиметрового диапазона) оказыва­ется сравнимой с размерами применяемой аппаратуры и объектов контроля. Это обстоятельство приводит к появлению различного рода дифракционных явле­ний, мешающих проведению контроля.

Необходимым условием применения данных методов является соблюдение следующих требований:

1. Отношение наименьшего размера контролируемого объекта к наибольшему размеру раскрыва антенн должно быть не меньше 1;

2. Наименьший размер минимально выявляемых дефектов должен не менее чем в 3 раза превышать величину шероховатости поверхности контролируе­мого объекта.

Данные методы подразделяются на методы: “режим на прохождение” (РНП) и “режим на отражение” (РНО). По информативному первичному пара­метру различают сле­дующие методы: амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый, поляризацион­ный, геометрический и т. д.

В нашем случае используем фазовый метод, с помощью которого определяем диэлектрическую проницаемость смеси. Фазовый метод основан на регистрации изменения фазы электромагнитной волны, прошедшей объект контроля или отражённой от него. Схема измерителя фазы (интерферометра) приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема СВЧ-измерителя фазы

1 – блок питания генератора; 2 – СВЧ-генератор; 3 – волномер; 4, 11, 12 – вентиль; 5^I, 5^II – волноводный тройник; 6^I, 6^II – излучающая антенна; 7^I, 7^II – приёмная антенна; 8 – аттенюатор, 9 – “ручной” фазовращатель; 10 – электрически управляемый фазовращатель; 13 – детекторная секция; 14 – усилитель; 15 – блок управления фазовращателем; 16 – измерительный прибор; 17 – узел перемещения приёмной антенны; 18 – объект контроля.

Особенностью прибора является наличие двух плеч: опорного и измерительного, в который помещается объект контроля.

Рассмотренный фазометр может быть реализован как для работы в РНП, так и в РНО. Для последнего случая в измерительном плече реализуется конструкция антенн (см. рис. 2).

Рис. 2. Расположение антенн измерительного плеча для режима РНО