Научные основы радиоволновых методов и средств неразрушающего контроля низкоимпедансных композиционных материалов

• Автор: Дмитриенко, Герман Вячеславович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 250 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ ТРАДИЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ НА СВЧ ДЛЯ КОНТРОЛЯ НИЗКОИМПЕДАНСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Область применения и эксплуатационные характеристики низкоимпедансных композиционных материалов используемых в радиотехнических системах и технике СВЧ

1.2. Анализ применимости традиционных методов, измерительных датчиков

и аппаратуры для контроля диэлектрической проницаемости НКМ

1.3. Анализ построения оборудования и измерительных схем для

контроля е НКМ

1.3.1. Измерение амплитуды на СВЧ
1.3.2. Измерение фазы на СВЧ
1.4. Анализ неопределенностей контроля диэлектрических параметров НКМ из-за шероховатости поверхности измеряемых образцов
материала
1.4.1. Анализ неопределенностей вызванных шероховатой поверхностью
1.4.2. Способы математического описания шероховатой поверхности в процессе измерений
1.5. Обоснование подхода к контролю диэлектрической проницаемости

1.5.1. Постановка цели и задач исследования
Выводы по первой главе
2. ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ВОЛНОВОДНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ НИЗКОИМПЕДАНСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Разработка подходов по применению волноводных методов для контроля НКМ
2.2. Интегральные уравнения для волноводного датчика для контроля
НКМ на основе круглого короткозамкнутого волновода
2.2.1. Модель полубесконечного тела
2.2.2. Модель электрически тонкого тела
2.2.3. Многослойные модели НКМ
2.3. Модель эталонного короткозамыкателя
2.4. Решение интегральных уравнений. Алгоритм решения ИУ
2.5. Физическая и математическая модель волноводных датчиков с распределенным взаимодействием для контроля НКМ
2.6. Включение измерительного волноводного датчика в измерительную схему
2.7. Измерительные датчики на основе П и Н волноводов
2.8. Численное решение волноводных задач методом собственных
функций
Выводы по второй главе
3. ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ РЕЗОНАТОРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ НИЗКОИМПЕДАНСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Исследование измерительного датчика на базе резонатора бегущей волны
3.2. Исследование измерительного датчика на основе открытого резонатора
3.3. Коаксиальный резонатор с распределенным взаимодействием
3.4. Другие возможные конструкции резонаторних датчиков
Выводы по третьей главе
4. АНАЛИЗ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ КОНТРОЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НИЗКОИМПЕДАНСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4Л. Классификация неопределенностей возникающих в процессе
контроля комплексной диэлектрической проницаемости образцов НКМ
4.2. Влияние инструментальной неопределенности на точность контроля комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов
4.3. Анализ методических неопределенностей на точность контроля комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов
4.4. Анализ влияния шероховатых поверхностей низкоимпедансных композиционных материалов на результаты контроля
4.5. Анализ неопределенностей образцовых мер
Выводы по четвертой главе
5. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НКМ. ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ
5.1. Конструкции измерительных датчиков для контроля комплексной диэлектрической проницаемости НКМ
5.1.1. Конструкции волноводных измерительных датчиков на СВЧ
5.1.2. Конструкции измерительных датчиков на основе резонаторов
5.1.3. Неопределенности измерительных датчиков реализованных на
волноводах различного сечения и способы их устранения
5.2. Схемы включения измерительных датчиков, методики измерения и требования, предъявляемые к измерительной аппаратуре
5.2.1. Схемы включения волноводных датчиков в измерительную цепь
5.2.2. Схемы включения резонаторных датчиков в измерительную цепь..
5.3. Технология изготовления промежуточных образцовых мер и оценка
шероховатости поверхности образцовой меры. Требования к изготовлению
измеряемых образцов НКМ
5.3.1. Методика измерения шероховатых поверхностей
1. Анализ применимости традиционных методов измерения диэлектрической проницаемости на СВЧ 35 для низкоимпедансных композиционных материалов
в этом случае равен
■уЦф? + mh27zjd Л
Л, + ^ /л/Е?ССЩ1л]с1^Е^11 Л
где Я/ - нормированный на свободное пространство импеданс материала, <7 - толщина образца, Л - длина волны [54]. Измерение фазы отражения от образца производится относительно фазы отраженного сигнала от металлической пластины, на которой помещается измерительный образец.
Рис. 1.8. Конструкция радиоволнового датчика: 1 - измеряемый материал, 2 - рупор, 3 - волновод.
Данные формулы используются без учета поверхностной шероховатости образца материала, в результате чего появляются методические неопределенности, порождающие большой доверительный интервал конечного результата. При отражении от ШП разных уровней, неопределенность фазы вычисляется
По проделанному анализу радиоволновых методов можно сделать следующие выводы:
- при соблюдении всех требования предъявляемых к измеряемым образцам традиционных материалов и к измеряемой аппаратуре, гарантируется получение предельных неопределенностей для радиоволновых методов по е - 10 - 15 % и по - 25-30 % , при е до 100 и tg5 до 10~2 ;
А<р = 4л—

(1.6)