ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Радиоволновый контроль на СВЧ из "Проектирование радиоволновых СВЧ приборов неразрушающего контроля материалов " Радиоволновые методы и средства применяют для контроля качества и геометрических размеров изделий из диэлектрических материалов (строительные материалы, стеклопластики и пластмассы, резина, термозащитные материалы, теплоизоляционные материалы, бумага, фибра, фанера), для измерения влажности материалов (зерно, песок, древесностружечные материалы), вибраций, толщины металлического листа и т.п. [1]. [c.5] Исследуемые материалы и тела влияют на прохождение, отражение, поглощение и рассеяние радиоволн. При этом происходит изменение амплитуды, фазы, поляризации и т.п. По степени изменения указанных параметров можно судить о характерных свойствах самого материала, а также об отклонениях от номинала. [c.5] Нарушение сплошности и структуры тел почти всегда сопровождается изменением их электромагнитных параметров, а, следовательно, и результатов взаимодействия электромагнитных волн с ними. На этом основаны радиоволновые методы неразрушающего контроля состояния и структуры тел. [c.5] Электромагнитная волна представляет собой совокупность быстропеременных электрического Е и магнитного Н полей, распространяющихся в определенном направлении г. В свободном пространстве электромагнитная волна поперечна, т.е. векторыЕиНперпендикулярны натфавлению распространения волны 2 (продольная волна отсутствует) (рис. 1.1). [c.5] При радиоволновом контроле диэлектрических материалов необходимо знать диэлектрическую постоянную 8 и тангенс угла диэлектрических потерь tg 5 (обычно для диэлектриков магнитная проницаемость М- = 1) (табл. 1.1) [2], для полупроводниковых и магнитных материалов необходимо учитывать 8 и ц, для металлов в основном имеет значение величина проводимости а. [c.5] В неограниченной диэлектрической среде без потерь ц = 1 о = О, наличие магнитной составляющей поля связано с существованием электрической составляющей Е, играющей основную роль в современных средствах радиоволнового контроля. [c.7] Одним из важнейших параметров электромагнитной волны является ее поляризация, определяемая ориентацией вектора Е в пространстве по мере ее распространения. Волну называют естественной (не-поляризованной), если вектор Е принимает в плоскости, перпендикулярной к направлению ее распространения, в различные моменты времени различные направления, а в конце его описывает окружность. Если при тех же условиях конец вектора описывает эллипс, то волну называют частично поляризованной по эллипсу (влево или вправо) (рис. 1.2). В частных случаях эллипс вырождается в окружность (волна поляризована по кругу) или прямую линию (плоско поляризованная волна). [c.7] В свободной волне Еу Н синфазны, т.е. они одновременно в одних и тех же точках пространства достигают максимального или минимального значения (рис. 1.3). Аналогичная картина получится, если вместо z отложить время t. Векторы Е всегда образуют правый винт, что определяет направление распространения энергии и очень важно при анализе условий отражения. [c.7] Поток энергии П ортогонален векторам и // и совпадает с направлением распространения волн г. Поток энергии колеблется с удвоенной частотой (по сравнению с и //) (рис. 1.4), принимая положительные значения (включая П = 0). [c.7] Плотность потока энергии пропорциональна квадрату амплитуды электрического поля. Это общее и важное положение, на котором фактически основана возможность регистрации распространяющихся электромагнитных волн различными приемниками, так как из-за инерционности приемники энергии СВЧ регистрируют средние значения квадрата амплитуды Е. [c.7] При наличии границы раздела появляется отраженная волна, взаимодействующая с падающей и образующая в первой среде стоячую волну, для которой как во времени, так и в пространстве имеет место сдвиг фаз Аф = тг/2 между векторами ЕиН. [c.8] Узлы (и соответственно пучности) векторов ЕиН разнесены пространственно, и расстояние между ними (между узлами ЕиН) равно /4. В любом узле вектор П = [ЕН] обращается в нуль, т.е. энергия не распространяется вдоль 2. [c.8] Измеряя расстояния между узлами (или пучностями) электрической напряженности, находят значения длины волны А,. Длина волны Х = с /, где с - скорость света, а/- частота электромагнитных колебаний. [c.8] Элементы техники СВЧ. Для передачи энергии источника к приемнику излучения применяют как волноводные линии, так и свободное пространство. [c.8] В идеальных условиях в волноводе устанавливается режим бегущей волны, который характеризуется тем, что если какой - либо измеритель электрической напряженности полей перемещать вдоль волновода, то индикаторный прибор будет показывать одно и то же значение вне зависимости от его местоположения. [c.10] Свойства стоячих волн и возможность установления связи между наблюдаемыми явлениями и характеристиками неоднородности, вызывающей отражение, имеют большое практическое значение и рассмотрены ниже. [c.10] Для расчета коэффициента стоячей волны напряжения и коэффициента отражения по результатам измерений С тах и 1/тт существует специальная линейка. [c.11] Чтобы избежать больших потерь мощности, добиться стабильной работы генератора и получить точные результаты измерений, необходимо тщательно следить за соединением волноводов с помощью фланцев. Основные требования одинаковые размеры волноводов, высокая их соосность и недопущение зазора между фланцами, если они не имеют специальных согласующих устройств. [c.11] Благодаря возможности изгибать волноводы в любых плоскостях (изгиб в плоскостях Е или Н) можно создавать приборы, обеспечивающие проведение контроля в труднодоступных местах. Для достижения хорошего согласования изгибов с волноводным трактом необходимо, чтобы радиус закругления изгиба был равен или больше. Это справедливо и для так называемых скруток, т.е. волноводных элементов, обеспечивающих поворот плоскости поляризации на 45° или 90°. [c.11] Вернуться к основной статье