[go: up one dir, main page]

SU1698725A2 - Method of non-destructive testing of flat dielectric products - Google Patents

Method of non-destructive testing of flat dielectric products Download PDF

Info

Publication number
SU1698725A2
SU1698725A2 SU894635764A SU4635764A SU1698725A2 SU 1698725 A2 SU1698725 A2 SU 1698725A2 SU 894635764 A SU894635764 A SU 894635764A SU 4635764 A SU4635764 A SU 4635764A SU 1698725 A2 SU1698725 A2 SU 1698725A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
defect
frequency
depth
output
signal
Prior art date
Application number
SU894635764A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Владимирович Кожаринов
Александр Николаевич Швайко
Григорий Федорович Крутов
Original Assignee
Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР filed Critical Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР
Priority to SU894635764A priority Critical patent/SU1698725A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1698725A2 publication Critical patent/SU1698725A2/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к методам неразрушающего контрол  материалов и изделий путем- исследовани  характеристик газового разр да в электрическом поле высокой напр женности и может быть использовано дл  решени  широкого класса задач дефектоскопии в различных област х народного хоз йства. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей способа дефектоскопии, когда кроме наличи  размеров и положени  дефекта определ етс  дополнительно глубина залегани  дефекта. Дл  этого после определени  наличи  дефекта в листовом материале по известному способу возбуждают совместно акустические и электромагнитные волны, измер ют суперпозицию электромагнитных волн, прошедших через материал и отраженных от его поверхности, и определ ют глубину залегани  дефекта по результатам измерений на нескольких частотах акустического воздействи . 2 ил. (Л СThe invention relates to methods for non-destructive testing of materials and products by examining the characteristics of a gas discharge in a high-voltage electric field and can be used to solve a wide class of flaw detection tasks in various areas of national economy. The purpose of the invention is to expand the functionality of the flaw detection method, where in addition to the presence and size of the defect, the depth of the defect is additionally determined. To do this, after determining the presence of a defect in the sheet material, acoustic and electromagnetic waves are jointly excited by a known method, the superposition of electromagnetic waves transmitted through the material and reflected from its surface is measured, and the depth of the defect is determined from measurements at several acoustic frequency frequencies. 2 Il. (Ls

Description

Изобретение относитс  к методам неразрушающего контрол  материалов и изделий путем исследовани  характеристик газового разр да в электрическом поле высокой напр женности и может быть использовано дл  решени  широкого класса задач дефектоскопии в самых различных област х народного хоз йства.The invention relates to methods for non-destructive testing of materials and products by examining the characteristics of a gas discharge in an electric field of high strength and can be used to solve a wide class of flaw detection problems in various areas of the national economy.

Известен способ дефектометрии плоских диэлькометрических материалов, основанный на воздействии на материал сильного (вызывающего ионизацию) импульсного электрического пол  и электромагнитного излучени . Промодулированный электромагнитный сигнал сравнивают с импульсами электрического пол  и по результатам совместных измерений определ ют наличие дефектов и их кооодинаты в плоскости материала.A known method for defectometry of flat dielectric materials is based on the impact of a strong (ionizing) pulsed electric field and electromagnetic radiation on a material. The modulated electromagnetic signal is compared with the pulses of the electric field, and the results of joint measurements determine the presence of defects and their coordinates in the plane of the material.

Однако данный способ не позвол ет определ ть глубины залегани  дефектов.However, this method does not allow determining the depths of the defects.

Цель изобретени  - расширение возможностей способа путем определени  глубины залегани  дефектов .The purpose of the invention is to expand the capabilities of the method by determining the depth of the defects.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства , реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - основные геометрические соотношени , используемые при определении координаты дефекта.FIG. 1 shows a block diagram of a device implementing the proposed method; in fig. 2 - the main geometric relationships used in determining the coordinates of the defect.

Способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов реализуют следующим образом.The method of defectometry of flat dielectric materials is implemented as follows.

На исследуемый образец с двух сторон устанавливают электроды, подсоединенные к импульсному источнику высокого напр жени , т.е. помещают исследуемый материал в электрическое поле. Амплитуду напр жений устанавливают такой, чтобыElectrodes connected to a pulsed high voltage source, i.e. place the test material in an electric field. The amplitude of the voltage is set such that

Ov О, 00 XIOv O, 00 XI

кto

СЛSL

ND ND

рабоча  точка по напр женности находилась в области сильных полей (поле высокой напр женности), вызывающих ионизационный эффект в пространстве локальных нео- дно родностей.The working point in voltage was in the region of strong fields (a field of high tension), which caused the ionization effect in the space of local heterogeneities.

Один электрод имеет меньшую площадь по сравнению с другим и выполнен с профилированной поверхностью, что позвол ет сформировать однородное электрическое поле в зоне исследовани .One electrode has a smaller area compared to the other and is made with a profiled surface, which allows the formation of a uniform electric field in the study area.

С одной стороны исследуемый плоский диэлектрический образец облучают электромагнитным излучением и регистрируют параметры сигнала, прошедшего через образец . Электрическое поле возбуждают импульсным сигналом. Промодулированный сигнал, прошедший через образец, сравнивают с импульсным сигналом возбуждени  электрического пол  и -по результатам совместных измерений определ ют параметры дефекта. Частоту следовани  импульсов измен ют от нижнего до верхнего значений, которые св заны с исследуемым размером дефекта. Наход т зависимость времени затухани  газового разр да (т) от характерного размера дефекта (d), т.е. прот женной координаты объема дефекта (d). При частоте электрического пол  F, превышающей значение 1/г дл  конкретного дефекта, наблюдаетс  эффект устойчивого снижени  проводимости. Однако при F 1/г возникает параметрическа  модул ци , котора   вл етс  информативным признаком дефекта, Информаци - о дефекте выдел етс  в результате сравнени  двух частотных сигналов .On the one hand, the studied flat dielectric sample is irradiated with electromagnetic radiation and the parameters of the signal passing through the sample are recorded. The electric field is excited by a pulse signal. The modulated signal transmitted through the sample is compared with a pulsed excitation signal of the electric field and, according to the results of joint measurements, the parameters of the defect are determined. The pulse frequency is varied from lower to upper values, which are related to the defect size being tested. The dependence of the gas discharge decay time (t) on the characteristic size of the defect (d), i.e. extended defect volume coordinate (d). When the frequency of the electric field F is greater than 1 / g for a particular defect, the effect of a steady decrease in conductivity is observed. However, at F 1 / g, parametric modulation occurs, which is an informative symptom of a defect. Information about a defect is highlighted by comparing two frequency signals.

После определени  наличи  дефекта и определени  его координаты на плоскости образца определ ют глубину значени . Дл  этого возбуждают совместно акустические и электромагнитные волны, измер ют супер- позицию электромагнитных волн, прошедших через материал и отраженных от его поверхности и определ ют глубину залегани  дефекта по результатам измерений на нескольких частотах акустического воздействи . При этом используетс  ранее построенна  координатна  номограмма.After determining the presence of a defect and determining its coordinates on the sample plane, the depth of the value is determined. To do this, acoustic and electromagnetic waves are jointly excited, the superposition of the electromagnetic waves transmitted through the material and reflected from its surface is measured, and the depth of the defect is determined from measurements at several acoustic frequency frequencies. It uses the previously constructed coordinate nomogram.

Устройство дл  реализации способа содержит генератор 1 электромагнитных волн, излучатель 2, электроды 3 и 4, расположенные на поверхности исследуемого диэлектрического материала с дефектом, приемник 5, детектор 6 электромагнитного излучени , частотный детектор 7, источник 8 высокого импульсного напр х ени , регистратор 9, блок 10 перестройки частоты,возбуждающий элемент 11, генератор 12A device for implementing the method comprises an electromagnetic wave generator 1, an emitter 2, electrodes 3 and 4 located on the surface of a dielectric material under investigation with a defect, a receiver 5, an electromagnetic radiation detector 6, a frequency detector 7, a high-impulse voltage source 8, a recorder 9, block 10 frequency, the exciting element 11, the generator 12

акустических сигналов, блок 13 перестройки частоты и блок 14 сравнени .acoustic signals, frequency adjustment unit 13 and comparison unit 14.

Между электродами 3 и 4, соединенными с источником 8 высокого импульсногоBetween the electrodes 3 and 4, connected to the source 8 of a high pulsed

напр жени , помещают исследуемый диэлектрический материал с дефектом. Излучатель 2, подключенный к генератору 1, и приемник 5 расположены на одном уровне с одним из электродов 3 малого размера,voltage, put the investigated dielectric material with a defect. The emitter 2 connected to the generator 1, and the receiver 5 are located on the same level with one of the electrodes 3 of small size,

0 выполненного профилированным с формой электрода Роговского, у противоположных его сторон. Частота следовани  импульсов высокого напр жени  задаетс  блоком 10 перестройки частоты, первым выходом сое5 диненным с входом источника 8 высокого импульсного напр жени . Выход детектора 6 электромагнитного излучени  соединен с измерительным входом частотного детектора 7, на опорный вход которого подаетс 0 made profiled with the shape of the Rogowski electrode, at its opposite sides. The frequency of the high voltage pulses is set by the frequency tuning unit 10, the first output connected to the input of the high pulse voltage source 8. The output of the electromagnetic radiation detector 6 is connected to the measuring input of the frequency detector 7, to the reference input of which is fed

0 сигнал с второго выхода блока 10 перестройки частоты. Входы регистратора 9 соединены с выходом частотного детектора 7 и третьим выходом блока 10 перестройки частоты . Возбуждающий элемент 1-1 располо5 жен на поверхности образца и подключен к выходу генератора 12 акустических сигналов , к управл ющему входу которого подключен блок 13 перестройки частоты. К второму выходу детектора б электромагнит0 ного излучени  подключен блок 14 сравнени .0 signal from the second output of the block 10 frequency adjustment. The inputs of the recorder 9 are connected to the output of the frequency detector 7 and the third output of the frequency tuning unit 10. The excitation element 1-1 is located on the sample surface and is connected to the generator output 12 of acoustic signals, to the control input of which the frequency tuning unit 13 is connected. A comparator unit 14 is connected to the second output of the electromagnetic radiation detector b.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Плоский диэлектрический материал по5 мещают между электродами 3 и 4 с излучателем 2 и приемником 5 электромагнитного излучени . Частота генерации электромагнитного излучени  выбираетс  такой, чтобы длина волны в материале не превышала уд0 военной его толщины, Последнее условие следует из условий распространени  электромагнитного излучени  в волноводе, заполненном диэлектриком. При отсутствии дефекта в объеме диэлектрического матери5 ала на выходе детектора 6 электромагнитного излучени  устанавливаетс  посто нный уровень сигнала. Этот сигнал с выхода детектора 6 электромагнитного излучени  поступает на измерительный вход частотногоA flat dielectric material is placed between the electrodes 3 and 4 with the radiator 2 and the electromagnetic radiation receiver 5. The frequency of generation of electromagnetic radiation is chosen such that the wavelength in the material does not exceed its military thickness. The latter condition follows from the conditions for the propagation of electromagnetic radiation in a waveguide filled with a dielectric. In the absence of a defect in the volume of the dielectric material 5, a constant signal level is established at the output of the electromagnetic radiation detector 6. This signal from the output of the electromagnetic radiation detector 6 is fed to the measuring input of the frequency

0 детектора 7, на опорный вход которого поступает переменный опорный сигнал с второго выхода блока 10 перестройки частоты. Частота опорного сигнала равна частоте перестройки выходного напр жени  на выхо5 де источника 8 высокого импульсного напр жени . На выхбде частотного детектора 7 сигнал в этом случае отсутствует, так как информационный сигнал посто нен.0 of the detector 7, the reference input of which receives a variable reference signal from the second output of the frequency tuning unit 10. The frequency of the reference signal is equal to the frequency of tuning the output voltage at the output of a source 8 of a high pulse voltage. On the frequency detector 7 output signal, there is no signal in this case, since the information signal is constant.

Устройство при наличии дефекта работает в следующем режиме.The device in the presence of a defect works in the following mode.

С выхода источника высокого импульсного напр жени  на электроды 3 и 4 подаетс  последовательность импульсов, амплитуда которых такова, что напр женность электрического пол  в газовой полости дефекта превышает пробойное значение. Частота повторени  импульсов задаетс  блоком 10 перестройки частоты. В дефекте в виде замкнутой полости газ ионизируетс  и проводимость его резко возрастает . Если врем  повторени  импульсов высокого напр жени  меньше времени рекомбинации зар женных частиц внутри полости дефекта и на его стенках (врем  затухани  газового разр да), то в диэлектрическом материале посто нно существует область высокой проводимости. В противном случае область высокой проводимости (на дефекте) возникает в соответствии с частотой повторени  импульсов высокого напр жени . Область высокой проводимости вызывает дополнительные потери электромагнитной энергии и, естественно, измен етс  уровень сигнала электромагнитного излучени , принимаемого приемником 5. В первом случае (область высокой проводимости посто нно существует) на выходе детектора б уровень сигнала изменитс  (по сравнению с бездефектной областью), но останетс  посто нным, и сигнал на выходе частотного детектора 7 будет по прежнему отсутствовать. Во втором случае периодическое по вление области высокой проводимости вызывает периодическое изменение уровн  сигнала электромагнитного излучени  на приемнике 5.From the output of the high pulse voltage source to the electrodes 3 and 4, a sequence of pulses is applied, the amplitude of which is such that the intensity of the electric field in the gas cavity of the defect exceeds the breakdown value. The pulse repetition frequency is set by the frequency tuning unit 10. In a defect in the form of a closed cavity, the gas is ionized and its conductivity increases sharply. If the repetition time of high voltage pulses is shorter than the recombination time of charged particles inside the cavity of the defect and on its walls (the gas discharge decay time), then a region of high conductivity always exists in the dielectric material. Otherwise, a region of high conductivity (at a defect) arises in accordance with the repetition rate of high voltage pulses. The high conductivity region causes additional losses of electromagnetic energy and, naturally, the level of the electromagnetic radiation signal received by the receiver 5 changes. In the first case (the high conductivity region constantly exists) at the output of the detector b, the signal level changes (compared to the defect-free area), but will remain constant, and the signal at the output of frequency detector 7 will still be absent. In the second case, the periodic appearance of a high conductivity region causes a periodic change in the level of the electromagnetic radiation signal at the receiver 5.

Таким образом, на выходе детектора 6 электромагнитного излучени  по вл етс  амплитудно-модулированный сигнал с частотой , равной частоте следовани  ионизирующих полость дефекта импульсов высокого напр жени . В этом случае на выход частотного детектора 7 подаютс  переменные сигналы одинаковой частоты и на его выходе по вл етс  сигнал максимальной амплитуды. Этот сигнал поступает на первый вход регистратора 9 и разрешает запись значени  частоты повторени  импульсов высокого напр жени , поступающей на второй вход регистратора 9 с третьего выхода блока 10 перестройки частоты . При наличии нескольких дефектов различных размеров, формиру  пачки импульсов высокого напр жени  с различной частотой повторени  (уменьша  частоту), можно проводить селекцию дефектов по размерам с привлечением предварительно полученной тарировочной кривой зависимости между размерами дефекта и временем (частотой) затухани  газового разр да.Thus, at the output of the electromagnetic radiation detector 6, an amplitude-modulated signal appears with a frequency equal to the frequency of the following high-voltage pulses ionizing the cavity of the defect. In this case, variable frequency signals of the same frequency are output to the output of frequency detector 7, and a maximum amplitude signal appears at its output. This signal arrives at the first input of the recorder 9 and permits recording the value of the pulse repetition frequency of high voltage supplied to the second input of the recorder 9 from the third output of the frequency tuning unit 10. If there are several defects of different sizes, forming a high-voltage pulse train with different repetition frequency (reducing frequency), it is possible to select defects by size using the previously obtained calibration curve for the relationship between the size of the defect and the time (frequency) of gas discharge attenuation.

По окончании измерени  размеров дефекта включают генератор 12 акустических сигналов и через возбуждающий элемент 11 возбуждают в образце акустические волны. ПриAt the end of the measurement of the dimensions of the defect, the acoustic signal generator 12 is turned on and acoustic waves are excited in the sample through the excitation element 11. With

посто нной частоте генератора 12 акустических волн через врем  ti на детекторе 6 электромагнитного излучени  устанавливаютс  нулевые биени , которые фиксируютс  блоком 14 сравнени . При изменении частоты колебаний генератора 12 акустических сигналов по управл ющему сигналу с блока 10 перестройки частоты из-за конечной скорости акустических волн на детекторе 6 электромагнитных колебаний по вл етс A constant frequency of the acoustic wave generator 12 through time t i on the electromagnetic radiation detector 6 is set to zero beats, which are fixed by the comparator unit 14. When the oscillation frequency of the generator 12 of acoustic signals is changed by the control signal from the frequency tuning unit 10 due to the final speed of the acoustic waves on the detector 6 of electromagnetic oscillations,

пачка импульсов.a bundle of pulses.

Измерив в блоке 14 сравнени  частоты длительность пачки импульсов, зна  координаты на плоскости дефекта и возбуждающего элемента и скорость распространени  акустических волн, рассчитывают глубину залегани  дефекта.By measuring the duration of the burst of pulses in unit 14 comparing the frequency, knowing the coordinates on the plane of the defect and the exciting element, and the speed of propagation of acoustic waves, calculate the depth of the defect.

Основные геометрические соотношени , используемые при построении координатной номограммы, изображены на фиг. 2, Номограмма рассчитываетс  по формулеThe main geometrical relations used in the construction of the coordinate nomogram are shown in FIG. 2, The nomogram is calculated by the formula

(h+|3)2(h + | 3) 2

l2 V2li/Vi + Vt A tp,l2 V2li / Vi + Vt A tp,

где Vi-скорость поверхностной акустической волны;where Vi is the velocity of the surface acoustic wave;

Ј - скорость акустической волны в материале;Ј is the velocity of the acoustic wave in the material;

Д tp - зона нулевых биений на временном интервале;D tp - zone of zero beats in the time interval;

И - рассто ние между возбуждающим элементом 11 и излучателем 2;And - the distance between the exciting element 11 and the emitter 2;

2 - рассто ние до дефекта от возбужда- ющего элемента 11;2 - distance to the defect from the excitation element 11;

1з - рассто ние от излучател  2 до электрода 3;1h is the distance from the radiator 2 to the electrode 3;

h - глубина залегани  дефекта. Измерени  повтор ют на различных ча- стотах акустического воздействи , что позвол ет определ ть глубины нескольких дефектов одновременно при обычной процедуре совокупных измерений.h is the depth of the defect. The measurements are repeated at different acoustic exposure frequencies, which allows one to determine the depths of several defects at the same time in the usual cumulative measurement procedure.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ дефектометрии плоских диэлектрических материалов по авт.св. № 1550407, отличающийс  тем, что, с целью расширени  возможностей способа путемMethod of defectometry of flat dielectric materials according to ed. No. 1550407, characterized in that, in order to expand the possibilities of the method by определени  глубины залегани  дефектов, на материал дополнительно воздействуют электромагнитными и акустическими волнами на нескольких частотах, измер ют супер- позицию электромагнитных волн,determining the depth of defects, the material is additionally affected by electromagnetic and acoustic waves at several frequencies, the superposition of electromagnetic waves is measured, прошедших через материал и отраженных купных измерений суд т о глубинах дефек- от его поверхности, и по результатам сово- тов.those that have passed through the material and reflected dome measurements judge the depth of the defect from its surface, and according to the results of the combinations.
SU894635764A 1989-01-12 1989-01-12 Method of non-destructive testing of flat dielectric products SU1698725A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894635764A SU1698725A2 (en) 1989-01-12 1989-01-12 Method of non-destructive testing of flat dielectric products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894635764A SU1698725A2 (en) 1989-01-12 1989-01-12 Method of non-destructive testing of flat dielectric products

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1550407 Addition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1698725A2 true SU1698725A2 (en) 1991-12-15

Family

ID=21422035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894635764A SU1698725A2 (en) 1989-01-12 1989-01-12 Method of non-destructive testing of flat dielectric products

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1698725A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230666C2 (en) * 1999-05-14 2004-06-20 Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. Control unit to check integrity of the tear-away occluding devices installed on corresponding apertures in the band-type packing material to form antiseptic sealed packings for fluid foodstuffs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1550407, кл. G 01 N 27/24, 1988. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230666C2 (en) * 1999-05-14 2004-06-20 Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. Control unit to check integrity of the tear-away occluding devices installed on corresponding apertures in the band-type packing material to form antiseptic sealed packings for fluid foodstuffs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gericke Determination of the geometry of hidden defects by ultrasonic pulse analysis testing
US4218924A (en) Ultrasonic ellipsometer
US3572099A (en) Ultrasonic non-destructive testing apparatus and method
SU1698725A2 (en) Method of non-destructive testing of flat dielectric products
US3861200A (en) Method and instrument for analysing materials by ultrasonic pulses
US4492117A (en) Ultrasonic nondestructive test apparatus
Holbrook A pulse method for measuring small changes in ultrasonic velocity in solids with temperature
RU2246724C1 (en) Method of ultrasonic testing of material quality
JPS63247608A (en) Method for measuring thickness and internal cracking position of concrete
SU1550407A1 (en) Method of flaw detection in flat dielectric materials
Battaglini et al. The use of pulse compression and frequency modulated continuous wave to improve ultrasonic non destructive evaluation of highly-scattering materials
US3407649A (en) Method and apparatus for generating a high power ultrasonic burst pulse signal
RU1797040C (en) Method of quality control of piezoceramic surface
Miller et al. Sampled‐cw Study of``Inhomogeneous''Ultrasonic Responses in Solids
Kazakov Detection of a Crack and Determination of Its Position in a Plate by the Nonlinear Modulation Method Using Lamb Waves
Fein An Ultrasonic Underwater “Point‐Source” Probe
SU1737366A1 (en) Dielectric permittivity anisotropy testing method
WO2002103347A2 (en) Grain-size measurement
SU574668A1 (en) Method of monitoring acoustic contact during supersonic fault detection
Blake Jr Onset of Acoustical Cavitation in Fluids
SU1640627A1 (en) Method of determination of strength of concrete
SU1188647A1 (en) Method of article ultrasonic inspection
Van Valkenburg An Ultrasonic Materials Tester
Yamamoto Apparatus Used in Pulse‐Type Ultrasonic Flaw Detection
JPH03262909A (en) Ultrasonic measuring instrument