[go: up one dir, main page]

RU2256165C2 - Microwave method for confining heterogeneities and metal ferrite coatings, and for evaluating their relative amount - Google Patents

Microwave method for confining heterogeneities and metal ferrite coatings, and for evaluating their relative amount Download PDF

Info

Publication number
RU2256165C2
RU2256165C2 RU2002123468/09A RU2002123468A RU2256165C2 RU 2256165 C2 RU2256165 C2 RU 2256165C2 RU 2002123468/09 A RU2002123468/09 A RU 2002123468/09A RU 2002123468 A RU2002123468 A RU 2002123468A RU 2256165 C2 RU2256165 C2 RU 2256165C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heterogeneity
normal
wave
coatings
max
Prior art date
Application number
RU2002123468/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002123468A (en
Inventor
П.А. Федюнин (RU)
П.А. Федюнин
Д.А. Дмитриев (RU)
Д.А. Дмитриев
С.Р. Каберов (RU)
С.Р. Каберов
Original Assignee
Тамбовский военный авиационный инженерный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тамбовский военный авиационный инженерный институт filed Critical Тамбовский военный авиационный инженерный институт
Priority to RU2002123468/09A priority Critical patent/RU2256165C2/en
Publication of RU2002123468A publication Critical patent/RU2002123468A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256165C2 publication Critical patent/RU2256165C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: development of nonreflecting and absorbing coatings; chemical, varnish-and-paint, and other industries.
SUBSTANCE: proposed method intended for detecting heterogeneities of electrophysical and geometric parameters in insulating and ferrite coatings on metal surfaces, and can be used to check composition and properties of solid metal coatings includes excitation of slow surface E-wave; measurement of surface E-wave field strength decay in normal plane relative to direction of its propagation at dispersed points with aid of receiving dipoles; calculation of normal decay coefficient from mathematical formula given in description of invention, this being followed by calculation of mean value of normal decay coefficient of slow surface wave field strength. Maximal deviation of decay coefficient and maximal normal decay coefficient value are found from all probable measured values and compared with threshold value. Microprocessor unit stores desired data, then scans entire surface within given variations in coating size, and array of data on all digital measurement points is used to determine heterogeneity boundaries, relative size of confined heterogeneity area being found from ratio of heterogeneity area to total area of surface being scanned.
EFFECT: enhanced precision of determining and evaluating heterogeneity of geometric and electrophysical parameters of nonconducting coatings on metal backing.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к способам определения неоднородностей электрофизических и геометрических параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на поверхности металла и может быть использовано при контроле состава и свойств твердых покрытий на металле при разработке неотражающих и поглощающих покрытий, а также в химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности.The present invention relates to methods for determining the heterogeneity of the electrophysical and geometric parameters of dielectric and magnetodielectric coatings on a metal surface and can be used to control the composition and properties of hard coatings on metal in the development of non-reflective and absorbing coatings, as well as in chemical, paint and varnish and other industries.

Известен СВЧ способ контроля нарушения сплошности, базирующийся на воздействии контролируемой среды или объекта на сигнал, прошедший через образец /см. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. Клюева. T.1. - М.: Машиностроение, 1976. С. 198/.There is a known microwave method for monitoring discontinuity, based on the effect of a controlled medium or object on a signal passing through a sample / cm. Devices for non-destructive testing of materials and products. Handbook Ed. Klyueva. T.1. - M.: Mechanical Engineering, 1976.P. 198 /.

Недостатками данного способа являются: низкая точность локализации и оценки геометрических и электрофизических параметров неоднородностей из-за влияния переотражений; необходимость согласования границы раздела с приемной и излучающей антеннами; невозможность измерения неоднородностей покрытий на металлической подложке; трудность реализации способа для объекта с большими геометрическими размерами.The disadvantages of this method are: low accuracy of localization and estimation of geometric and electrophysical parameters of inhomogeneities due to the influence of reflections; the need to coordinate the interface with the receiving and radiating antennas; the impossibility of measuring inhomogeneities of coatings on a metal substrate; the difficulty of implementing the method for an object with large geometric dimensions.

Известен СВЧ способ контроля внутреннего состояния объекта, в основе которого лежит воздействие контролируемой среды или объекта на сигнал, прошедший через образец, либо отраженный от него /см. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. Клюева. T.1. - М.: Машиностроение, 1976. С.201/.There is a known microwave method for monitoring the internal state of an object, which is based on the influence of a controlled environment or object on a signal transmitted through a sample or reflected from it / cm. Devices for non-destructive testing of materials and products. Handbook Ed. Klyueva. T.1. - M.: Mechanical Engineering, 1976. S.201 /.

Недостатками данного способа являются: низкая точность локализации и оценки геометрических и электрофизических параметров неоднородностей из-за влияния переотражений; необходимость начального согласования плоскостей поляризации приемной и передающей антенн, когда сигнал в приемной антенне равен нулю; трудность реализации способа для многослойных сред.The disadvantages of this method are: low accuracy of localization and estimation of geometric and electrophysical parameters of inhomogeneities due to the influence of reflections; the need for initial coordination of the polarization planes of the receiving and transmitting antennas when the signal in the receiving antenna is zero; the difficulty of implementing the method for multilayer environments.

Известен принятый за прототип СВЧ способ контроля нарушения сплошности, заключающийся в создании электромагнитного поля в объеме контролируемого материала и последующей регистрации изменения параметров, характеризующих высокочастотный сигнал, отраженный от дефекта или поверхности образца /см. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. Клюева. T.1. - М.: Машиностроение, 1976.С.199/.Known adopted for the prototype microwave method for monitoring discontinuity, which consists in creating an electromagnetic field in the volume of the material being monitored and then recording changes in the parameters characterizing the high-frequency signal reflected from the defect or surface of the sample / cm. Devices for non-destructive testing of materials and products. Handbook Ed. Klyueva. T.1. - M.: Mechanical Engineering, 1976.P.199 /.

Недостатками данного способа являются: наличие непосредственной электромагнитной связи между приемной и передающей антеннами; влияние изменения зазора между поверхностью контролируемого материала и приемной антенной; малая чувствительность и низкая точность локализации и оценки геометрических и электрофизических параметров неоднородностей; наличие зон необнаружения дефекта из-за интерференции волн; большие габариты измерительной системы, реализующей данный способ.The disadvantages of this method are: the presence of direct electromagnetic coupling between the receiving and transmitting antennas; the effect of changing the gap between the surface of the material being monitored and the receiving antenna; low sensitivity and low accuracy of localization and estimation of geometric and electrophysical parameters of inhomogeneities; the presence of zones of non-detection of a defect due to wave interference; large dimensions of the measuring system that implements this method.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения и оценки неоднородностей геометрических и электрофизических параметров непроводящих покрытий на металлической подложке.The technical result of the invention is to improve the accuracy of determining and evaluating the heterogeneity of the geometric and electrophysical parameters of non-conductive coatings on a metal substrate.

Сущность изобретения состоит в том, что в СВЧ способе локализации неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле и оценки их относительной величины, заключающемся в создании электромагнитного поля в объеме контролируемого диэлектрического покрытия на электропроводящей подложке и последующей регистрации изменения параметров, характеризующих высокочастотное поле возбуждают медленную поверхностную Е-волну, измеряют в начальной точке с помощью системы приемных вибраторов затухание напряженности поля Е поверхностной волны в нормальной плоскости относительно ее направления распространения в разнесенных точках;The essence of the invention lies in the fact that in the microwave method of localizing inhomogeneities in dielectric and magnetodielectric coatings on a metal and estimating their relative magnitude, which consists in creating an electromagnetic field in the volume of a controlled dielectric coating on an electrically conductive substrate and then recording changes in parameters characterizing a high-frequency field, they excite a slow surface E-wave, measured at the starting point using a system of receiving vibrators attenuation of the floor i E is a surface wave in a normal plane relative to its propagation direction at spaced points;

рассчитывают коэффициент нормального затухания αj по формуле:the normal attenuation coefficient α j is calculated by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где E(yj-1) и E(yj) - напряженности поля поверхностной волны в нормальной плоскости относительно направления распространения в разнесенных точках измерений yj-1 и yj;where E (y j-1 ) and E (y j ) are the field strengths of the surface wave in the normal plane relative to the propagation direction at the spaced measurement points y j-1 and y j ;

d - расстояние (шаг) между точками измерений;d is the distance (step) between the measurement points;

Figure 00000003
- количество точек измерений по нормали к поверхности (по оси Y);
Figure 00000003
- the number of measurement points along the normal to the surface (along the Y axis);

вычисляют среднее значение коэффициента нормального затухания αср напряженности поля поверхностной медленной волны:calculate the average value of the coefficient of normal attenuation α cf field strength of the surface slow wave:

Figure 00000004
Figure 00000004

определяют максимальное отклонение коэффициента затухания Δαмакс:determine the maximum deviation of the attenuation coefficient Δα max :

Figure 00000005
Figure 00000005

где αj макс - максимальное значение коэффициента нормального затухания из всех возможных измеренных значений;where α j max is the maximum value of the normal attenuation coefficient of all possible measured values;

и сравнивают его величину с пороговой: Δα=Δαпорог-Δαмакс;and compare its value with the threshold: Δα = Δα threshold -Δα max ;

в микропроцессорном устройстве запоминаются координаты начальной точки сканирования и значение Δα;in the microprocessor device, the coordinates of the starting point of the scan and the value of Δα are stored;

производят сканирование всей поверхности в пределах заданного изменения размера покрытия и по массиву значений Δα по всем дискретным точкам измерений определяют границы неоднородности и ее площадь и по соотношению S1/S, где S1 - площадь неоднородности; S - общая площадь поверхности сканирования, судят об относительных размерах локализованной области неоднородности;scanning the entire surface within a given change in the size of the coating and the array of Δα values for all discrete measurement points determine the boundaries of the heterogeneity and its area and the ratio S 1 / S, where S 1 is the area of heterogeneity; S is the total surface area of the scan, judge the relative size of the localized region of heterogeneity;

вычисляют "информативный" объем:calculate the "informative" volume:

Figure 00000006
Figure 00000006

где zn и Хн - начальные точки измерений; Zкон и Хкон - конечные точки измерений, Δх и Δz - расстояние (шаг) между соседними точками сканирования поверхности по осям Х и Z;where z n and X n are the starting points of the measurements; Z con and X con - end points of measurements, Δx and Δz - distance (step) between adjacent points of surface scanning along the axes X and Z;

и определяют интегральный параметр, характеризующий неоднородность:and determine the integral parameter characterizing the heterogeneity:

Figure 00000007
Figure 00000007

На фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого СВЧ способа локализации неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле и оценки их относительной величины. С помощью устройства возбуждения медленных поверхностных волн, представляющего собой рупорную антенну 1, возбуждают медленную поверхностную Е - волну, длиной λ, вдоль расположенного на электропроводящей металлической подложке 2 диэлектрического покрытия 3 с неизвестными параметрами: толщиной слоя b, относительной диэлектрической проницаемостью ε, относительной магнитной проницаемостью μ, модулем волнового сопротивления zВ и фазовой скоростью Vф; при условии обеспечения режима ее одномодовости, т.е. отсутствия следующей моды волны Н, выбирая длину волны генератора λг из условия:Figure 1 presents a diagram of an implementation of the proposed microwave method for localizing inhomogeneities in dielectric and magnetodielectric coatings on a metal and estimating their relative magnitude. Using a slow surface wave excitation device, which is a horn antenna 1, a slow surface E wave of length λ is excited along a dielectric coating 3 located on an electrically conductive metal substrate 2 with unknown parameters: layer thickness b, relative permittivity ε, relative magnetic permeability μ, the modulus of the impedance z V and the phase velocity V f ; subject to the provision of its single-mode regime, i.e. the absence of the following wave mode H, choosing the wavelength of the generator λ g from the condition:

Figure 00000008
Figure 00000008

где εмакc, μмакc, bмакс - максимально возможные значения диэлектрической и магнитной проницаемостей и толщины покрытия.where ε max , μ max , b max are the maximum possible values of permittivity and permeability and coating thickness.

С помощью системы приемных вибраторов 4 в начальной точке поверхности (хi, zi) на линии максимума диаграммы направленности (ДН) устройства возбуждения медленной поверхностной волны, направленной вдоль оси Z, измеряют напряженность поля Е поверхностной волны в нормальной плоскости относительно направления ее распространения (в точке у). Делают первоначальный шаг Δy=d и измеряют напряженность поля поверхностной волны в точке y+d.Using a system of receiving vibrators 4 at the starting point of the surface (x i , z i ) on the maximum line of the radiation pattern (LH) of the excitation device of a slow surface wave directed along the Z axis, the field E of the surface wave is measured in the normal plane relative to its propagation direction ( at the point y). Take the initial step Δy = d and measure the field strength of the surface wave at the point y + d.

При этом существует два варианта реализации системы приемных вибраторов: вибратор, перемещаемый в нормальной плоскости относительно направления распространения поля поверхностной медленной волны, или набор приемных вибраторов с постоянным дискретным расстоянием d между ними.There are two options for implementing a system of receiving vibrators: a vibrator moving in a normal plane relative to the direction of propagation of the surface slow wave field, or a set of receiving vibrators with a constant discrete distance d between them.

Рассчитывают коэффициент нормального затухания αi из выражения:The normal attenuation coefficient α i is calculated from the expression:

Figure 00000009
Figure 00000009

где Е(у) и E(y+d) - напряженности поля поверхностной волны в нормальной плоскости относительно направления распространения в разнесенных точках измерений y и y+d;where E (y) and E (y + d) are the field strengths of the surface wave in the normal plane relative to the propagation direction at the spaced measurement points y and y + d;

d - расстояние (шаг) между точками измерений.d is the distance (step) between the measurement points.

Мерой параметров неоднородностей покрытия является отклонение распределения напряженности поля в зоне дифракции от экспоненциального Е(у)=Е0ехр[-α(y)y], характерного для зоны покрытия без неоднородностей или, что то же самое, непостоянство α(y), т.е. его зависимость от у в точке измерения. Отклонение напряженности поля от экспоненциального есть результат интерференции полей поверхностной медленной волны с рассеянно отраженной от неоднородности быстрой волны (являющейся результатом дифракции медленной поверхностной волны на неоднородности) вне слоя (y≥b) для геометрической неоднородности любого типа, т.к. она может быть аппроксимирована суммой клиновидных неоднородностей при малом шаге Δz или внутри слоя (y<b), причем любая электрофизическая неоднородность может быть сведена к геометрической неоднородности.A measure of the parameters of coating inhomogeneities is the deviation of the distribution of the field strength in the diffraction zone from the exponential E (y) = E 0 exp [-α (y) y] characteristic of the coating zone without inhomogeneities or, what is the same, the variability of α (y), those. its dependence on y at the measurement point. The deviation of the field strength from the exponential is the result of the interference of the fields of a surface slow wave scattered from the inhomogeneity of a fast wave (resulting from the diffraction of a slow surface wave by an inhomogeneity) outside the layer (y≥b) for any type of geometric heterogeneity, because it can be approximated by the sum of wedge-shaped inhomogeneities at a small step Δz or inside the layer (y <b), and any electrophysical inhomogeneity can be reduced to geometric heterogeneity.

На фиг.2 показана векторная картина дифракции неоднородной поверхностной волны длиной λ от топологической неоднородности с постоянными диэлектрической ε и магнитной μ проницаемостями и градиентом толщины покрытия gradzb, взятым в качестве примера параметра геометрической неоднородности (в принципе, зная связь a(b,ε), любую электрофизическую неоднородность можно привести к геометрической), гдеFigure 2 shows the vector diffraction pattern of an inhomogeneous surface wave of length λ from topological heterogeneity with dielectric constant ε and magnetic permeability μ and the coating thickness gradient grad z b taken as an example of the geometric heterogeneity parameter (in principle, knowing the relationship a (b, ε ), any electrophysical heterogeneity can be reduced to geometric), where

Figure 00000010
"- вектор затухания поверхностной электромагнитной волны в нормальной плоскости (недиссипативный вектор затухания);
Figure 00000010
"is the attenuation vector of the surface electromagnetic wave in the normal plane (non-dissipative attenuation vector);

Figure 00000011
’- фазовый вектор, определяющий величину распространения поверхностной электромагнитной волны вдоль замедляющей структуры;
Figure 00000011
'is the phase vector that determines the magnitude of the propagation of a surface electromagnetic wave along the slowing structure;

Figure 00000012
- суммарный вектор распространения поверхностной электромагнитной волны;
Figure 00000012
- the total propagation vector of the surface electromagnetic wave;

Figure 00000013
- вектор распространения отраженной (быстрой) волны;
Figure 00000013
- the propagation vector of the reflected (fast) wave;

γн - угол наклона (начальный) вектора отраженной волны до топологической неоднородности;γ n - the slope (initial) of the vector of the reflected wave to topological heterogeneity;

γК - угол наклона (конечный) вектора отраженной волны на топологической неоднородности;γ K is the tilt angle (final) of the vector of the reflected wave on the topological heterogeneity;

b1 - толщина слоя диэлектрического покрытия до топологической неоднородности;b 1 is the thickness of the dielectric coating layer to a topological heterogeneity;

b2 - максимальная толщина слоя с топологической неоднородностью;b 2 - the maximum thickness of the layer with topological heterogeneity;

β - угол наклона топологической неоднородности покрытия.β is the angle of inclination of the topological heterogeneity of the coating.

Анализ векторной диаграммы показывает, что деформация экспоненциального распределения напряженности поля поверхностной волны (Фиг.3б) объясняется суперпозицией недиссипативного вектора затухания поверхностной волны

Figure 00000014
” и конуса векторов быстрой волны дифракции
Figure 00000015
.The analysis of the vector diagram shows that the deformation of the exponential distribution of the surface wave field strength (Fig.3b) is explained by the superposition of the non-dissipative surface wave attenuation vector
Figure 00000014
”And the cone of the vectors of the fast diffraction wave
Figure 00000015
.

Далее переводят приемный вибратор в следующую точку, делая постоянный, либо адаптивно изменяющийся относительно величины изменения коэффициента затухания шаг Δу и повторяют измерения.Next, the receiving vibrator is transferred to the next point, making a step Δy that is constant or adaptively changing relative to the magnitude of the attenuation coefficient change and the measurements are repeated.

Вычисляют все значения αj, где j∈[1,...n-1] - количество точек измерений, и рассчитывают среднее значение коэффициента затухания αcp:All values of αj are calculated, where j∈ [1, ... n-1] is the number of measurement points, and the average value of the attenuation coefficient α cp is calculated:

Figure 00000016
Figure 00000016

Определяют максимальное отклонение коэффициента затухания Δαмакс:Determine the maximum deviation of the attenuation coefficient Δα max :

Figure 00000017
Figure 00000017

и сравнивают его значение с пороговым Δαпорог, величина которого назначается по необходимой точности локализации неоднородности или по метрологическим соображениям, например, пороговой точности измерения Е, α и т.д. Можно также сравнивать счетную сумму по индексу j модулей всех отклонений, сравнивая ее с назначенной пороговой величиной.and compare its value with a threshold Δα threshold , the value of which is assigned according to the necessary accuracy of localization of heterogeneity or for metrological reasons, for example, threshold accuracy of measurement of E, α, etc. It is also possible to compare the calculated sum by the index j of the modules of all deviations, comparing it with the assigned threshold value.

В микропроцессорном устройстве (МПУ) запоминаются координаты этой точки сканирования и значение Δα=Δαпорог-Δαмакс.The coordinates of this scanning point and the value Δα = Δα threshold -Δα max . Are stored in a microprocessor device (MPU).

Делают шаг Δz1 в направлении максимума ДН и производят аналогичный цикл измерений коэффициента затухания в точке (хi, zi+Δz1). Если среднее значение коэффициента затухания αcp в точке (хi, zi) отличается от αcp в точке (хi, zi+Δz1), то следующий шаг в направлении максимума ДН (оси Z)-Δz выбирается адаптивно из условия:Make a step Δz 1 in the direction of the maximum of the beam and make a similar cycle of measurements of the attenuation coefficient at the point (x i , z i + Δz 1 ). If the average value of the attenuation coefficient α cp at the point (x i , z i ) differs from α cp at the point (x i , z i + Δz 1 ), then the next step in the direction of the maximum of the beam (Z axis) -Δz is adaptively selected from the condition :

Figure 00000018
Figure 00000018

где C1 и С2 - коэффициенты пропорциональности, имеющие постоянные значения.where C 1 and C 2 are proportionality coefficients having constant values.

Повторяют цикл измерения Δαмакс по направлению максимума ДН в пределах заданного изменения размера покрытия по оси Z от начального ZH до конечного Zкон.Repeat the measurement cycle Δα max in the direction of the maximum of the DN within the specified change in the size of the coating along the Z axis from the initial Z H to the final Z con .

Делают шаг Δх1, перемещая аппертуру излучателя и приемные вибраторы, и производят измерения Δαмакс по направлению максимума ДН по оси Z в обратном направлении от Zкон до ZH. Цикл измерения Δαмакс повторяется. При этом возможно адаптивное изменение Δxi и Δуj, подобно Δzn.Take a step Δx 1 , moving the aperture of the emitter and receiving vibrators, and measure Δα max in the direction of the maximum of the beam along the Z axis in the opposite direction from Z con to Z H. The measurement cycle Δα max is repeated. In this case, an adaptive change in Δx i and Δу j is possible, similar to Δz n .

В МПУ запоминается массив дискретных значений Δα по всем дискретным точкам измерений и строится график значений Δα по поверхности XZ. Определяют границы неоднородностей и площади поверхностей S1, где Δα≠0, и S2, где Δα=0, а по соотношению S1/(S1+S2) судят об относительных размерах локализованной в области S1 неоднородности (фиг.4).An array of discrete values of Δα for all discrete measurement points is stored in the MPU and a graph of values of Δα over the surface XZ is constructed. The boundaries of the inhomogeneities and the surface area S 1 , where Δα ≠ 0, and S 2 , where Δα = 0, and the ratio S 1 / (S 1 + S 2 ) are determined, the relative sizes of the heterogeneity localized in the region S 1 are determined (Fig. 4 )

Вычисляют “информативный объем:The “informative " volume is calculated:

Figure 00000019
Figure 00000019

и определяют интегральный параметр, характеризующий неоднородность:and determine the integral parameter characterizing the heterogeneity:

Figure 00000020
Figure 00000020

Для устранения погрешности от влияния конечных размеров площади сканирования переводят излучатель и приемные вибраторы так, чтобы максимум ДН был направлен по оси Х, и определяют коэффициент затухания по алгоритму, как и для рассмотренного выше случая, когда максимум ДН был направлен по оси Z. Результаты измерений и вычислений усредняют в каждой дискрентной точке.To eliminate errors from the influence of the finite dimensions of the scanning area, the emitter and receiving vibrators are moved so that the maximum of the beam is directed along the X axis, and the attenuation coefficient is determined by the algorithm, as for the case considered above, when the maximum of the beam was directed along the Z axis. Measurement results and the calculations are averaged at each discrete point.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить границы неоднородностей диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и их относительные размеры и количественную относительную меру отклонения от однородности покрытия, а так как измерения относительные и не зависят от расстояния вибраторов до поверхности, то не требуется специальных мер отстройки от зазора, что повышает точность измерений и дает возможность быстрого сканирования поверхности без перемещения возбудителя поверхностной волны.Thus, the proposed method allows to determine the boundaries of the inhomogeneities of the dielectric and magnetodielectric coatings on the metal and their relative sizes and a quantitative relative measure of deviation from the uniformity of the coating, and since the measurements are relative and do not depend on the distance of the vibrators to the surface, no special measures of detuning from the gap are required , which increases the accuracy of measurements and makes it possible to quickly scan the surface without moving the surface wave pathogen.

Claims (1)

СВЧ способ локализации неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле и оценки их относительной величины, заключающийся в создании электромагнитного поля в объеме контролируемого диэлектрического покрытия на электропроводящей подложке и последующей регистрации изменения параметров, характеризующих высокочастотное поле, отличающийся тем, что возбуждают медленную поверхностную Е-волну, измеряют в начальной точке с помощью системы приемных вибраторов затухание напряженности поля Е поверхностной волны в нормальной плоскости относительно ее направления распространения в разнесенных точках; рассчитывают коэффициент нормального затухания αj по формулеA microwave method for localizing inhomogeneities in dielectric and magnetodielectric coatings on a metal and estimating their relative magnitude, which consists in creating an electromagnetic field in the volume of a controlled dielectric coating on an electrically conductive substrate and then recording changes in parameters characterizing a high-frequency field, characterized in that they excite a slow surface E-wave , measured at the starting point using a system of receiving vibrators, the attenuation of the field strength E surface during are in a normal plane relative to its direction of propagation at spaced points; normal attenuation coefficient α j is calculated by the formula
Figure 00000021
Figure 00000021
где E(yj-1) и E(yj) - напряженности поля поверхностной волны в нормальной плоскости относительно направления распространения в разнесенных точках измерений yi-1 и уi; where E (y j-1 ) and E (y j ) are the field strengths of the surface wave in the normal plane relative to the propagation direction at the spaced measurement points y i-1 and y i; d - расстояние (шаг) между точками измерений;d is the distance (step) between the measurement points; j∈[1,…n-1] - количество точек измерений по нормали к поверхности (по оси Y);j∈ [1, ... n-1] - the number of measurement points along the normal to the surface (along the Y axis); вычисляют среднее значение коэффициента нормального затухания αcp напряженности поля поверхностной медленной волныcalculate the average normal attenuation coefficient α cp of the surface slow wave
Figure 00000022
Figure 00000022
определяют максимальное отклонение коэффициента затухания Δαмакс determine the maximum deviation of the attenuation coefficient Δα max Δαмакс=αjмаксср,Δα max = αj maxcf , где αjмакс - максимальное значение коэффициента нормального затухания из всех возможных измеренных значений;where αj max is the maximum value of the normal attenuation coefficient of all possible measured values; и сравнивают его величину с пороговой Δα=Δαпорог-Δαмакс;and compare its value with a threshold Δα = Δα threshold -Δα max ; в микропроцессорном устройстве запоминаются координаты начальной точки сканирования и значение Δα;in the microprocessor device, the coordinates of the starting point of the scan and the value of Δα are stored; производят сканирование всей поверхности в пределах заданного изменения размера покрытия и по массиву значений Δα по всем дискретным точкам измерений определяют границы неоднородности и ее площадь и по соотношению S1/S, где S1 - площадь неоднородности; S - общая площадь поверхности сканирования, судят об относительных размерах локализованной области неоднородности;scanning the entire surface within a given change in the size of the coating and the array of Δα values for all discrete measurement points determine the boundaries of the heterogeneity and its area and the ratio S 1 / S, where S 1 is the area of heterogeneity; S is the total surface area of the scan, judge the relative size of the localized region of heterogeneity; вычисляют "информативный" объемcalculate the "informative" volume
Figure 00000023
Figure 00000023
где ZH и ХH - начальные точки измерений;where Z H and X H are the starting points of the measurements; Zкон и Хкон - конечные точки измерений,Z con and X con - end points of measurements, Δx и Δz – расстояние (шаг) между соседними точками сканирования поверхности по осям X и Z;Δx and Δz - distance (step) between adjacent points of surface scanning along the X and Z axes; и определяют интегральный параметр, характеризующий неоднородность and determine the integral parameter characterizing the heterogeneity Δαэфф=V/S1.Δα eff = V / S 1 .
RU2002123468/09A 2002-09-02 2002-09-02 Microwave method for confining heterogeneities and metal ferrite coatings, and for evaluating their relative amount RU2256165C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123468/09A RU2256165C2 (en) 2002-09-02 2002-09-02 Microwave method for confining heterogeneities and metal ferrite coatings, and for evaluating their relative amount

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123468/09A RU2256165C2 (en) 2002-09-02 2002-09-02 Microwave method for confining heterogeneities and metal ferrite coatings, and for evaluating their relative amount

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002123468A RU2002123468A (en) 2004-10-10
RU2256165C2 true RU2256165C2 (en) 2005-07-10

Family

ID=35838680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123468/09A RU2256165C2 (en) 2002-09-02 2002-09-02 Microwave method for confining heterogeneities and metal ferrite coatings, and for evaluating their relative amount

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256165C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2301987C1 (en) * 2005-10-19 2007-06-27 ГОУ ВПО Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище радиоэлектроники (Военный институт) Uhf method for irregularity introscopy of dielectric and magneto-dielectric surfaces using a slow surface wave
RU2507506C2 (en) * 2012-05-23 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Microwave method of detecting and evaluating non-uniformities in dielectric coatings on metal
RU2604094C1 (en) * 2015-11-23 2016-12-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Uhf method of irregularities detecting in dielectric coatings on metal substrate
RU2623668C1 (en) * 2015-12-28 2017-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Method of remote determination of the relative dielectric permeability of the environment under the atmosphere-ocean border
RU2672759C1 (en) * 2017-12-19 2018-11-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Method of remote determination of relative dielectric permeability of sea water under the ocean-atmosphere boundary

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КЛЮЕВ В.В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. М.: "Машиностроение", 1976, т.1, с.199. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2301987C1 (en) * 2005-10-19 2007-06-27 ГОУ ВПО Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище радиоэлектроники (Военный институт) Uhf method for irregularity introscopy of dielectric and magneto-dielectric surfaces using a slow surface wave
RU2507506C2 (en) * 2012-05-23 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Microwave method of detecting and evaluating non-uniformities in dielectric coatings on metal
RU2604094C1 (en) * 2015-11-23 2016-12-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Uhf method of irregularities detecting in dielectric coatings on metal substrate
RU2623668C1 (en) * 2015-12-28 2017-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Method of remote determination of the relative dielectric permeability of the environment under the atmosphere-ocean border
RU2672759C1 (en) * 2017-12-19 2018-11-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Method of remote determination of relative dielectric permeability of sea water under the ocean-atmosphere boundary

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2507506C2 (en) Microwave method of detecting and evaluating non-uniformities in dielectric coatings on metal
JP6392331B2 (en) Nondestructive absolute measurement of the thickness or depth of dielectric materials
JP5554463B2 (en) Specific absorption rate measuring device
US8035400B2 (en) High-resolution, nondestructive imaging of dielectric materials
JP6620098B2 (en) Nondestructive material characterization waveguide probe
RU2256165C2 (en) Microwave method for confining heterogeneities and metal ferrite coatings, and for evaluating their relative amount
Mukherjee et al. Enhancement of microwave time reversal imaging using metallic reflectors
Guo et al. Extraction of the pavement permittivity and thickness from measured ground-coupled GPR data using a ground-wave technique
RU2301987C1 (en) Uhf method for irregularity introscopy of dielectric and magneto-dielectric surfaces using a slow surface wave
Li et al. Noncontact detection of air voids under glass epoxy jackets using a microwave system
Pieraccini et al. Joint time-frequency analysis for investigation of layered masonry structures using penetrating radar
US11733282B2 (en) Probe for non-intrusively detecting imperfections in a test object
Fedorov et al. Comparison of the measurement accuracy of material sample specular reflection coefficient for two types of measuring facilities
RU2421758C1 (en) Method of determining geometrical and electrophysical parameters of plane layered medium
RU2338179C1 (en) Uhf method for defining surface moisture of dielectric coatings on metal, and device for implementation of method
Ramzi et al. Near-field microwave imaging using open-ended circular waveguides
RU2249178C2 (en) Super-high frequency method of measurement of dielectric permeability and thickness of dielectric plates
RU2273839C2 (en) Microwave method and device for measuring electromagnetic parameters of dielectric and magnetic-dielectric coatings applied onto metal
Niimi et al. Experimental Study on Dielectric Constant and Boundary Estimation Method for Double-Layered Dielectric Object for UWB Radars
JP2003014658A (en) Microwave non-destructive evaluation device
Buday et al. Practical implementation of hardware and software complex for planar measurements of antenna characteristics in the near zone
Chang et al. Radio acoustic sounding systems: part 2. Use of the Fresnel approximation concept for a received signal notation
He et al. Simulation of a multi-frequency continuous-wave reconstruction technique for subsurface conductivity and dielectric-constant profiles
Schultz et al. Near-field probe measurements of microwave scattering from discontinuities in planar surfaces
RU2146046C1 (en) Electromagnetic flaw detection method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees