Контроля

В СВЧ-устройствах для излучения и приема волн используются антенны. При этом расходимость излучения будет меньше, чем больше излучающий срез волновода. Вблизи среза размер поля практически равен размеру антенны. В этом месте СВЧ-поле представляет собой плоскую волну.

Импедансный метод анализа СВЧ-сигналов является приближенным и позволяет оценить влияние геометрических и электромагнитных параметров. Его сущность заключается в том, что реальная система: источник СВЧ-волн- контролируемый объект-приемник заменяется моделью в виде длинной линии с такими же волновыми сопротивлениями и размерами, как и в реальной системе. А затем методами теории линейных электрических цепей анализируется входное сопротивление или коэффициент передачи модели в виде длинной линии.

По первичному информативному параметру различают методы: амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый, спектральный, поляризационный, геометрический, временной, голографический. Первые пять методов основаны на регистрации одного или двух параметров СВЧ-волн, взаимодействующих с объектом контроля; амплитуды, интенсивности, модуля коэффициента отражения или прохождения, фазы, амплитуды и фазы, частоты (длины волны), поляризации. Геометрический метод основан на регистрации пространственного положения максимума интенсивности пучка СВЧ-волн, прошедшего через объект контроля. Временной метод основан на регистрации времени прохождения волны (импульса) через контролируемый объект.

По расположению датчиков относительно объекта контроля различают три основных варианта: одностороннее расположение, двухсторонее расположение и под углом 90⁰.

Можно сформулировать некоторые требования к выбору метода и технических средств при организации и проведении радиоволнового неразрушающего контроля.

1. Выбор соответствующего метода контроля определяется электромагнитными и геометрическими параметрами объекта контроля и решаемой задачи.

2. Необходимость разработки аппаратуры определяется степенью серийности выпускаемой продукции и однотипностью изделий и полуфабрикатов.

3. Аппаратура, реализующая радиоволновые метод, может быть построена на базе стандартных серийно выпускаемых СВЧ-элементов.

4. В случае решения однопараметровой задачи используют амплитудный метод, отличающийся простотой аппаратной реализации, когда непосредственно измеряется величина, связанная с мощностью отраженного, прошедшего, рассеянного излучения.

5. Если необходима повышенная точность и достоверность контроля или требуется подавить сильное влияние одного из мешающих факторов, применяют фазовый или амплитудно-фазовый методы. Так как СВЧ-волны несут информацию об изменении амплитуды и фазы, возникает возможность (необходимость) обработки информации, полученной от контролируемого объекта, с подавлением наиболее сильно мешающего фактора.

6. Объекты большой толщины по сравнению с длиной волны целесообразно контролировать с помощью геометрического или временного методов.

7. Поляризационные методы основаны на анализе изменения плоскости или вида поляризации волн и наиболее эффективны при контроле тонкопленочных и анизотропных изделий.

8. Спектральные и голографический методы дают повышенную чувствительность при дефектоскопии и контроле внутреннего строения объектов, но требуют применения сложной и высокостабильной СВЧ-аппаратуры.

9. Контролируемые объекты, как правило, могут иметь доступными одну или две поверхности, что определяет возможность применения контроля или по отраженному, или по прошедшему излучению. Контроль по прошедшему излучению требует более обширного пространства, но предпочтителен, поскольку обеспечивает существенное снижение влияния перемещения контролируемого объекта между излучающей и приемной антеннами.

10. Задачи структуроскопии, толщинометрии и дефектоскопии можно решать с использованием одно-, двух- и многоканальных устройств в варианте радиоволнового контроля по прошедшему излучению.

12. Обширной областью применения радиоволнового контроля является определение физических величин, характеризующих материал или его состояние. Для повышения точности необходимо использовать двухканальные устройства.