Всесоюзная jшшныше-ш'*"я, н..,. ...^..^•(.gi| pf ^1 |l* ^ili.t ^, . j . •патеньибл{'ю'ггка

 

3lOI09

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК G 01Ь 15/02

G 01п 23/24

Заявлено 07.VI1.1969 (М 1345119/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.V11.1971. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 29.1Х.1971

Комитет оо делаю изобретений и открытий лри Совете Министров

СССР

УДК, э31.71/ 11(088 8) Авторы изобретения В. П. Козлов, В. И. Матвеев, lO. М. Тучнин и В. А. Павельев аи ( Рц з ", Заявитель

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ И ДЕФЕКТОВ В ИЗДЕЛИЯХ

ИЗ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.

Известен способ контроля толщины и дефектов в изделиях из диэлектрических материалов, заключающийся в том, что от излучателя на поверхность контролируемого изделия направляют под углом узкий пучок электромагнитных волн СВЧ диапазона и фиксируют приемной антенной отраженные от границ раздела электромагнитные пучки. 11ри этом по расстоянию между лучами, отраженными от передней и задней границ раздела, определяют с учетом угла падения и коэффициента преломления толщину диэлектрического слоя, а наличие дополнительного пучка между ними свидетельствует о дефекте в контролируемом материале, причем положение пучка опреде. ляет глубину залегания дефекта.

Однако известный способ не обладает достаточной чувствительностью, точностью и надежностью контроля вследствие потерь энергии на границе раздела в результате отражений, а также за счет амплитудно-фазовых искажений, обусловленных взаимодействием электромагнитных пучков, отраженных от границ слоя. Появление этих искажений является неизбежным вследствие конечности размеров пучков электромагнитной энергии, формируемых в СВЧ диапазоне. Это проявляется тем сильнее, чем меньше измеряемая толщина диэлектрического слоя.

С целью повышения чувствительности и точности контроля, особенно изделий малой толщины, по г редлагаемому способу на поверхность контролируемого изделия, обращенную к излучателю, устанавливают согласующую пластину из диэлектрического материала с толщиной, определяемой по формуле:

10 i. (2n+ 11

4 1,- — sin - ;. где i. — длина волны электромагнитного излучения; (p — угол наклона оптической Оси электромагнитного пучка относительно нормали к поверхности изделия; е, — диэлектрическая проницаемость материала согласующей пластины; н — целое число (О, 1, 2, 3, ... n) .

С целью повышения надежности определения дефектов по предлагаемому способу на противоположную по отношению к излучателю поверхность контролируемого изделия устанавливают дополнительную согласующую пластину, параметры которой выбирают аналогично параметрам основной пластины.

На фиг. 1 показана схема одного из вариан30 тов устройства, реализующего предложенный

310109 способ контроля толщины диэлектрического слоя; на фиг. 2 — то же, при контроле на наличие дефектов.

Электромагнитное излучение СВЧ диапазона направляется по волноводу к излучателю 1.

Излучатель формирует пучок электромагнитной энергии с ярко выраженным максимумом интенсивности в поперечном сечении, совпадающим с направлением распространения. Электромагнитный пучок под углом направляется через согласующую пластину 2 на контролируемый слой 8. Если параметры согласующей пластины выбраны так, чтобы ее диэлектрическая проницаемость равнялась средней геометрической из диэлектрических проницаемостей свободного пространства и контролируемого изделия, тангенс угла потерь был минимален, а толщина находилась в соответствии с приведенной выше формулой, то передняя граница контролируемого слоя становится неотражающей: вся энергия падающей волны переходит в контролируемый слой. Приемноиндикаторная антенна 4, перемещаемая механизмом 5, осуществляет поиск и фиксацию максимума отраженного от задней границы слоя пучка в плоскости, перпендикулярной оптической оси пучка. Положение максимума интенсивности относительно начала отсчета даст линейную величину а, по которой с учетом угла падения первичного пучка и показателя преломления материала контролируемого изделия из простых геометрических построений определяется искомое значение толщины контролируемого слоя.

Добавление дополнительной согласующей пластины с противоположной по отношению к излучателю стороны контролируемого изделия приводит к устранению также пучка, отраженного от задней границы раздела слоя так, что сигнал от дефекта 7 будет выделяться в «чистом» виде, говоря наиболее точно о его геометрии, пространственном расположении или глубине залегания. Согласующая пластина б имеет параметры, аналогичные параметрам основной пластины 2. Индикация сигнала о наличии дефекта может осуществляться любым известным способом.

Предмет изобретения

1. Способ контроля толщины и дефектов в

10 изделиях из диэлектрических материалов, заключающийся в том, что от излучателя на поверхность контролируемого изделия направляют под углом узкий пучок электромагнитного излучения СВЧ диапазона и фиксируют

1 приемной антенной отраженные от границ раздела пучки электромагнитного излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, особенно изделий малой толщины, на поверхность кон20 тролируемого изделия, обращенную к излучателю, устанавливают согласующую пластину из диэлектрического материала с толщиной, определяемой по формуле: и. (2n+ 1)

4 1 Fñ,— shirr y где . — длина волны электромагнитного излучения; — угол наклона оптической оси электро30 магнитного пучка относительно нормали к поверхности изделия; с, — диэлектрическая проницаемость материала согласующей пластины;

n — целое число (0, 1, 2, 3, .....) . з 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности определения дефектов, на противоположную IIQ отношению к излучателю поверхность контролируемого изделия устанавливают дополнительную согласу40 ющую пластину, параметры которой выбирают аналогично параметрам основной пластины.

310109 л ъЛжаюору

Фаг

Составитель В. Мазина

Техред Е. Борисова Корректор Л. А. Царькова

Редактор В. Новоселова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2647/17 Изд. У 1086 Тираж 473 Подписное

IIHHHHH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5