ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы контроля микрорадиоволновым методом из "Технологический неразрушающий контроль пластмасс" Эксплуатация материалов и изделий из полимерных материалов требует постоянного контроля их напряженно-деформированного состояния. [c.184] Существующие способы определения напряженно-деформиро-ванного состояния, основанные на использовании контактных методов и различного типа преобразователей (тензометрических, реохордных, индуктивных, механических и др.), а также бесконтактных методов (поляризационно-оптического, интерференционного и др.), не учитывают влияния анизотропии, изменения свойств и структуры материалов в процессе нагружения, весьма трудоемки из-за необходимости установки и крепления преобразователей, нанесения покрытий на непрозрачные в оптическом диапазоне длин волн изделия. В настоящей главе рассмотрен перспективный микрорадиоволновый метод контроля напряженно-деформированного состояния материалов и изделий, заключающийся в регистрации результатов распространения и взаимодействия электромагнитных волн СВЧ-диапазона с контролируемым изделием. Метод не требует контакта прибора с поверхностью изделия, позволяет проводить контроль материалов непрозрачных в видимом диапазоне длин волн, учитывает влияние структуры и ее изменений в процессе нагружения, обеспечивает высокую точность измерений и автоматизацию контроля. [c.184] Рассмотрим теоретические предпосылки определения напряженно-деформированного состояния для изотропных и анизотропных сред. [c.184] Здесь Ях и — коэффициенты отражения от слоя А = —ф ,— разность фаз между составляющими. [c.187] Как ВИДНО из этих выражений, интенсивность сигнала будет равна нулю при 6 = 0, я/2, 2л и т. д. и максимальной при 9 = я/4, Дя и т. д. Таким образом, изменяя угол 0, т. е. одновременно вращая приемную и излучающую антенны, можно легко определить направление главных осей тензора диэлектрической проницаемости, а следовательно, и направление осей тензора деформаций, так как по теории Неймана направления тензоров деформации и диэлектрической проницаемости совпадают. [c.188] Разность фаз волны, отраженной от нагруженного образца или прошедщей через него, пропорциональна разности показателей преломления rii — Пг, т. е. [c.188] Девять величин тензора являются постоянными описываемой среды. Это значит, что при распространении электромагнитной волны в анизотропной среде вектор электрической индукции В, вообще говоря, не будет параллелен вектору напряженности электрического поля , но компоненты вектора В будут линейно связаны с компонентами вектора Е, т. е. [c.189] Из полученных выражений видно, что при нагружении изделия будет наблюдаться изменение фазы прошедших через слой волн или отраженных от него. И при известных а, аг можно определить значение деформаций. Положение главных осей анизотропии может быть определено точно так же, как и для первоначально изотропных материалов. Главные значения диэлектрической проницаемости определяют измерением с помощью интерферометрических устройств фазы коэффициентов отражения и прохождения. При измерении коэффициента отражения и фазы коэффициента отражения принимают, что расположение осей координат х и у соответствует главным направлениям диэлектрической проницаемости и вектор напряженности электрического поля Е ориентирован вдоль одного из главных направлений. Во всех расчетах предполагается, что электромагнитные волны проходят среду 1 (воздух), откуда падает волна, и среду 2 (слой рассматриваемой среды) без потерь, но среду 3, находящуюся за исследуемым слоем,— с потерями. [c.191] На третьем этапе контроль может проходить также только в режиме на отражение , так как внутри изделия, например цилиндрической оболочки, находится жидкость (вода), при помощи которой осуществляют гидроопрессовку. Схемы контроля для указанных этапов приведены на рис. 4.3. На каждом этапе контроля теоретические выражения для анализа напряженно-деформированного состояния будут различными. [c.192] Во всех случаях магнитная проницаемость рассматриваемых сред принимается равной единице. Тогда в результате анализа основных уравнений электродинамики [170, с. 48], при условии расположения вектора напряженности электрического поля Е вдоль оси X, для каждой схемы контроля можно предложить выражения для фазы коэффициента отражения, которые были выведены в работе [179, с. 64]. [c.192] Здесь а — круговая частота бз — диэлектрическая проницаемость среды 3 цо — магнитная проницаемость свободного пространства Оз — проводимость среды 3. [c.193] Аналогичные выражения получатся при ориентации вектора Е вдоль оси у, соответствующей другому главному направлению диэлектрической анизотропии. Эти соотнощения для фазы коэффициента отражения являются основными при последующих расчетах. По измеренной величине фазы можно рассчитать значения диэлектрической проницаемости для главных направлений анизотропии. Даже измерив величину фазы до нагружения изделия и после нагружения, можно по разности фаз согласно уравнению (4.16) определять главные значения деформаций. [c.193] Вернуться к основной статье