Физические основы радиоволнового контроля

Радиоволновой контроль основан на регистрации изменения параметров СВЧ-волн при их взаимодействии с контролируемым объектом. Диапазон длин волн, используемых в радиоволновом контроле, составляет от 1 мм до 100 мм. Наиболее часто в радиоволновом контроле применяются две длины волны 8 мм и 3 см, так как для этих диапазонов разработана и изготавливается в качестве массового изделия аппаратура для генерации и регистрации СВЧ-волн. Т.е. этот диапазон наиболее освоенный и обеспеченный аппаратурой.

СВЧ-излучение представляет собой поляризованные монохроматические электромагнитные волны.

Радиоволновой контроль отличается большой информативностью по числу параметров излучения, которые можно использовать в качестве информационных. Информацию можно получить из амплитуды. Фазы, спектрального состава, запаздывания сигнала, распределения энергии в пространстве, по геометрическим факторам, поворот плоскости поляризации, появлении амплитудной или частотной модуляции при движении объекта.

В соответствии с этим различают по первичному информационному параметру следующие методы неразрушающего радиоволнового контроля: амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый, геометрический, временной, спектральный, поляризационный, голографический.

Использование радиоволн СВЧ-диапазона перспективно по двум причинам.

Во-первых, расширяются круг контролируемых материалов из диэлектриков, ферритов и композитов, контроль которых другими методами менее эффективен.

Во-вторых, используются особенности радиоволн СВЧ-диапазона, которые заключаются в следующем.

1. В этом диапазоне возможно получить колебания в большом диапазоне мощности.

2. Эти волны имеют высокую степень поляризации и когерентности, что позволяет реализовать высокую точность контроля за счет использования интерференционных эффектов.

3. Возможность осуществления бесконтактного контроля.

4. Волны СВЧ-диапазона могут быть легко сфокусированы, что позволяет обеспечить локальность контроля и его помехоустойчивость.

5. Так как эти волны проходят через большинство контролируемых материалов, то это дает возможность контролировать внутреннюю структуру материала.

6. Малая инерционность позволяет контролировать быстропротекающие процессы.

7. Аппаратура может быть выполнена достаточно компактной и удобной в эксплуатации.

8. Имеется возможность сравнения по многим параметрам в дефектной и бездефектной областях.

Преимущественная область применения методов и технических средств радиоволнового контроля – это контроль изделий из диэлектрических, композитных, ферритовых и полупроводниковых материалов, в которых распространяются радиоволны этого диапазона. От металлических изделий радиоволны СВЧ-диапазона полностью отражаются, поэтому их применение для контроля металлических изделий возможно лишь для определения геометрических размеров и некоторых поверхностных дефектов.

В зависимости от взаимного расположения излучающего и приемного устройств радиоволновой контроль может проводиться по прошедшему, отраженному или рассеянному излучению.

СВЧ-волна представляет собой электромагнитную волну, которая характеризуется напряженностью электрического поля и магнитного – . Это поперечная волна. Одним из важнейших параметров электромагнитной волны является поляризация, определяемая ориентацией вектора напряженности электрического поля в пространстве. Волна может быть неполяризованной, частично поляризованной, линейно поляризованной, поляризованной по кругу, поляризованной по эллипсу.

В свободной волне вектора и одновременно достигают максимальных и минимальных значений. С векторами и связан вектор Умова-Пойтинга , который характеризует направление распространения энергии волны.