ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металле

Классы МПК:G01N22/02 обнаружение локальных дефектов
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-05-23
публикация патента:

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. Повышение вероятности обнаружения малоразмерных неоднородностей и увеличение точности оценки их границ является техническим результатом предложенного изобретении, который достигается за счет того, что проводят сканирование поверхности покрытия с заданным шагом и формирование двумерной матрицы значений дисперсии коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования, а также формирование второй электромагнитной Е волны с последующим расчетом абсолютного отклонения дисперсий коэффициента затухания поля, с построением пространственного распределения средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля поверхностных медленных волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3, пространственная картина которых визуально отображает распределение неоднородностей и их границу. 4 ил. свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

Рисунки к патенту РФ 2507506

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

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.

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. C.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.

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.

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.

Известен 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. C.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 определения и оценки геометрических и электрофизических параметров неоднородностей;

наличие зон необнаружения дефекта из-за интерференции волн; большие габариты измерительной системы, реализующей данный способ.

Известен СВЧ способ локализации неоднородностей диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и оценки их относительной величины / Патент № 2256165, МПК7 G01N 22/02, G01R 27/26. СВЧ способ локализации неоднородностей диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на металле и оценка их относительной величины /П.А. Федюнин, Д.А. Дмитриев, С.Р. Каберов (РФ); № 2003126856/09. Заявл. 01.09.03. Опубл. 10.07.05. Бюл № 19/, заключающийся в создании электромагнитного поля поверхностных медленных волн над диэлектрическим покрытием на электропроводящей подложке, измерении затухания напряженности поля поверхностной медленной волны в нормальной плоскости относительно ее распространения по всей поверхности покрытия и последующей оценки площади неоднородности по рассчитанным значениям коэффициентов затухания поля.

Недостатками данного способа являются: малая чувствительность и не высокая точность определения и оценки геометрических и электрофизических параметров неоднородностей; малая вероятность их обнаружения; отсутствие возможности визуализации распределения неоднородностей по площади сканируемой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению (прототипом) является СВЧ способ интроскопии неоднородности диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий поверхностной медленной волной / Патент № 2301987, МПК7 G01N 15/08, G01R 27/32. СВЧ способ интроскопии неоднородности диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий поверхностной медленной волной/ П.А. Федюнин, Д.А. Дмитриев, А.А. Панов; опубл. 27.06.07. Бюл. № 18/, заключающийся в создании электромагнитного поля поверхностной медленной Е-волны над диэлектрическим покрытием на электропроводящей подложке, измерении затухания напряженности поля поверхностной медленной волны в нормальной плоскости относительно ее распространения по всей поверхности покрытия, определении математического ожидания и дисперсии коэффициента нормального затухания электрического поля и последующей оценки площади неоднородности по рассчитанным значениям дисперсий коэффициентов затухания поля.

Недостатками данного способа являются: малая вероятность обнаружения малоразмерных неоднородностей и низкая точность оценки границ неоднородностей.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения малоразмерных неоднородностей и увеличение точности оценки их границ по всей сканируемой поверхности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном СВЧ способе обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металле, заключающемся в создании электромагнитного поля поверхностной медленной волны Е-типа в объеме контролируемого диэлектрического покрытия на электропроводящей подложке, сканировании поверхности покрытия с заданным шагом, регистрации изменения напряженности электрического поля, вычислении коэффициента нормального затухания поля поверхностной медленной волны, расчете его математического ожидания и дисперсии в каждой точке сканирования, формировании двумерной матрицы значений дисперсии коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования и оценке по пространственной картине распределения дисперсии границ неоднородностей, после формировании двумерной матрицы значений дисперсии коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования, дополнительно возбуждают поверхностные электромагнитные волны Е-волну, длина волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 которой меньше длины волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1 первого электромагнитного поля так, что произведение коэффициента фазы второй электромагнитной волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 E2 на толщину покрытия b удовлетворяло условию свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 и Н-волну на длине волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 так, чтобы выполнялось условие свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2<свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 Hbсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2+свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 H, где свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 H<<свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2, последовательно регистрируют изменения напряженности поля волн электрического Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и магнитного Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 типа, рассчитывают коэффициент нормального затухания электрического поля, его математическое ожидание и дисперсию в каждой точке сканирования и их значения запоминают в микропроцессорном устройстве, усредняют значения дисперсий коэффициента затухания поля для волн электрического типа свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 и для волны магнитного типа свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 по всей площади сканирования в соответствии с выражением

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 ,

где tсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1, 2, 3) - порядковый номер возбуждаемых волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3; iсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 m) - координаты точек измерений по оси x; kсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 p) - координаты точек измерения по оси z,

рассчитывают абсолютное отклонение дисперсий коэффициента затухания поля свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 для каждой волны Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 от среднего и усредняют их значение в каждой точке сканирования поверхности в соответствии с выражением:

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 ,

формируют двумерную матрицу средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования, строят по всей поверхности сканирования пространственное распределение средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля поверхностных медленных волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3, пространственная картина которых визуально отображает распределение неоднородностей и их границу.

На фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого СВЧ способа обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытиях на металле, где цифрами обозначено 1 - устройство возбуждения медленных поверхностных волн; 2 - металлическая подложка; 3 - слой исследуемого покрытия; 4 - вертикально ориентированные приемные вибраторы; 5 - горизонтально ориентированные приемные вибраторы; 6 - внутренние дефекты.

С помощью устройства возбуждения медленных поверхностных волн, представляющего собой рупорную антенну 1 последовательно возбуждают поверхностные электромагнитные волны: две Е волны Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1 и Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 на близких длинах волн генератора свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 г1 и свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 г2 так, чтобы произведение коэффициента фазы на толщину покрытия удовлетворяло условию: свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 и Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 волну так, чтобы свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2<свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 Hbсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2+свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 H, где свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 H<<свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2 (фиг.2), вдоль расположенного на электропроводящей металлической подложке 2, диэлектрического покрытия 3 с неизвестными параметрами: толщиной слоя b, относительной диэлектрической проницаемостью свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , относительной магнитной проницаемостью µ, модулем волнового сопротивления ZB и фазовой скоростью V Ф.

С помощью системы вертикально ориентированных приемных вибраторов 4 в начальной точке измерений (x1 , z1) расположенной на линии максимума диаграммы направленности (ДН) в дальней зоне (ДЗ) устройства возбуждения медленной поверхностной волны 1, направленной вдоль оси Z, последовательно измеряют напряженности поля волн Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1 и Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2, а с помощью горизонтально ориентированных вибраторов 5 напряженность поля поверхностной волны Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 волны в нормальной плоскости относительно направления их распространения (в точке y). Делают первоначальный шаг свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 y=d и измеряют напряженности поля волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 поверхностной волны в точке y+d.

Для каждой волны Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 рассчитывают коэффициенты нормального затухания свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 t(1), из выражения:

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 '

где Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 t(y), и Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 t(y+d), - напряженности поля поверхностной волны в нормальной плоскости относительно направления распространения в разнесенных точках измерений y и y+d; d - расстояние (шаг) между точками измерений; tсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1, 2, 3) - порядковый номер возбуждаемых волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3.

Переводят приемные вибраторы в следующую точку, делая постоянный, либо адаптивно изменяющийся относительно величины изменения коэффициента затухания шаг свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 y и повторяют измерения.

Вычисляют все значения свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , для каждой волны Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 соответственно, где jсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 [1,свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 n-1] - количество точек измерений (по оси Y).

По значениям коэффициентов нормального затухания электрического поля поверхностных медленных волн свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , определяют математические ожидания свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 в данной точке измерения (x1, z1 ):

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 ; свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 ; свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

и дисперсии коэффициентов нормального затухания свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 ; свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 ; свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

В микропроцессорном устройстве (МПУ) запоминаются координаты точки (x1, z1) и значения свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 и свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 .

Делают шаг свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 z в направлении максимума ДН и проводят аналогичный цикл измерений коэффициентов затуханий, расчетов математического ожидания и дисперсии в точке (x1, z1+свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 z) и так далее в пределах заданного изменения размера покрытия по оси Z от начального z1 до конечного zp .

Делают шаг свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 x, перемещая апертуру излучателя и приемные вибраторы, и производят аналогичный цикл измерений коэффициентов затуханий по направлению максимума ДН по оси Z в обратном направлении от zp до z1.

Производят сканирование всей поверхности в пределах заданного изменения размера покрытия (фиг.1), где kсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 p) - количество точек измерений по оси z; iсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 m) - количество точек измерений по оси х.

На фиг.3а приведены графики распределения дисперсий свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 для каждой волны Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 по сканируемой области покрытия с внесенными неоднородностями. Их анализ показывает, что обнаружение неоднородностей по дисперсии только на одной из длин волн Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 не позволяет обнаружить неоднородности с размерами менее 2 мм.

Далее производят усреднение значений дисперсий свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 по всей площади сканирования, для каждой длины волны E свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 и получают три «фоновых» величины дисперсии:

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

рассчитывают абсолютное отклонение дисперсий коэффициента затухания поля - получают «отфоновые» дисперсии по формуле:

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

и усредняют значения «отфоновых» дисперсий свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 для волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 в каждой точке измерения:

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

В микропроцессорном устройстве для каждой точки измерений сканируемой поверхности запоминается значение средней «отфоновой» дисперсии свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 Di,k.

Формируют двумерную матрицу средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования и строят пространственное распределение средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля поверхностных медленных волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3, пространственная картина которых отображает границу и «информативные» параметры обнаруженных неоднородностей.

На фиг.3б представлена экспериментальная зависимость средней «отфоновой» дисперсии коэффициентов затухания как функции геометрических и электрофизических параметров неоднородностей в координатах XYZ полученная при сканировании поверхности диэлектрического покрытия с различными неоднородными включениями, такими как простые отверстия диаметрами 7 мм и 2 мм и ферритовый шарик диаметром 2 мм.

По полученной трехмерной зависимости средней «отфоновой» дисперсии коэффициентов затухания можно оценить параметры неоднородности:

- «фоновое» значение свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 есть мера средней неоднородности покрытия;

- по объемной картине распределения свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 Di,k можно оценить площадь

основания объемной фигуры над неоднородностью, путем суммирования шагов измерений Дxi, ,Дzk по осям x и z в области неоднородности (фиг 3б):

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 ,

- «информативный» объем фигуры

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

- высоту «фигуры» - hi =max(свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 Di,k).

Для оценки эффективности разработанного способа в сравнении его со способами приведенными в [Патент РФ № 2256165] и [Патент РФ № 2301987] проведены экспериментальные исследования по обнаружению неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металлическом основании.

В ходе натурного эксперимента были исследованы различные виды диэлектрических покрытий на металлическом основании. В каждое из них были внесены неоднородности типа «отверстие» с различными диаметрами.

Для расчета вероятностей обнаружения неоднородностей был применен статистический критерий оптимальности Неймана-Пирсона [Методы неразрушающих испытаний / Под ред. Р. Шарпа. М.: Мир, 1972. 496 с.].

На основе данного подхода получены экспериментальные кривые обнаружения неоднородностей типа «отверстие» с различными диаметрами На рисунке (фиг.4) приведены кривые вероятностей обнаружения неоднородностей от их размера (диаметра), кривая 1 соответствует способу-прототипу, а кривая 2 - предлагаемому способу. Из анализа графика видно, что неоднородность с диаметром d=1 мм способом-прототипом обнаруживается с вероятностью P=0,035, а заявленным способом с P=0,35, т.е. имеется повышение вероятности правильного обнаружения неоднородности на порядок.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить вероятность обнаружения малоразмерных неоднородностей (с поперечными размерами 1-3 мм) в непроводящих покрытиях на металлической подложке, а также повысить точность оценки их относительных границ.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

СВЧ способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металле, заключающийся в создании электромагнитного поля поверхностной медленной волны Е-типа в объеме контролируемого диэлектрического покрытия на электропроводящей подложке, сканировании поверхности покрытия с заданным шагом, регистрации изменения напряженности электрического поля, вычислении коэффициента нормального затухания поля поверхностной медленной волны, расчете его математического ожидания и дисперсии в каждой точке сканирования, формировании двумерной матрицы значений дисперсии коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования и оценке по пространственной картине распределения дисперсии границ неоднородностей, отличающийся тем, что после формирования двумерной матрицы значений дисперсии коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования, дополнительно возбуждают поверхностные электромагнитные волны Е-волну, длина волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 которой меньше длины волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1 первого электромагнитного поля так, что произведение коэффициента фазы второй электромагнитной волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 E2 на толщину покрытия b удовлетворяло условию свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , и Н-волну на длине волны свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 так, чтобы выполнялось условие

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2<свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 Hbсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2+свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 H, где свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 H<<свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 /2,

последовательно регистрируют изменения напряженности поля волн электрического Есвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и магнитного Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 типа, рассчитывают коэффициент нормального затухания электрического поля, его математическое ожидание и дисперсию в каждой точке сканирования и их значения запоминают в микропроцессорном устройстве,

усредняют значения дисперсий коэффициента затухания поля для волн электрического типа свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 и для волны магнитного типа свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 по всей площади сканирования в соответствии с выражением

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

где tсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1, 2, 3) - порядковый номер возбуждаемых волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Hсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3; iсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 m) - координаты точек измерений по оси x; kсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 (1свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 p) - координаты точек измерения по оси z,

рассчитывают абсолютное отклонение дисперсий коэффициента затухания поля свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 , свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 для каждой волны Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2, и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3 от среднего и усредняют их значение в каждой точке сканирования поверхности в соответствии с выражением:

свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506

формируют двумерную матрицу средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования,

строят по всей поверхности сканирования пространственное распределение средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля поверхностных медленных волн Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 1, Eсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 2 и Нсвч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических   покрытиях на металле, патент № 2507506 3, пространственная картина которых визуально отображает распределение неоднородностей и их границу.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2507506

patent-2507506.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G01N22/02 обнаружение локальных дефектов



Наверх