Микроволновой метод и устройство для контроля толщины магнитодиэлектрических покрытий

• Автор: Карев, Дмитрий Виталиевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 161 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Электрические и магнитные методы контроля толщины покрытий

1.1 Л Электроемкостной метод

1Л .2 Неразрушающий контроль методом вихревых токов

1Л.З Индукционные толщиномеры

1Л .4 Магнитные толщиномеры

1Л .5 Приборы магнитостатического типа

1.2 Радиоволновые методы контроля толщины покрытий

1.2.1 Радиоволновой контроль диэлектрических материалов

1.2.2 Классификация СВЧ методов и средств

1.2.3 Средства измерения толщины диэлектрического слоя

1.3 Основные недостатки существующих методов контроля толщины покрытий
1.4 Постановка задачи разработки метода контроля толщины магнитодиэлектрических покрытий на металле
Заключение по первой главе
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН С МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 3
2.1 Описание явления распространения поверхностной волны над системой «магнитодиэлектрик-проводник» 3
2.2 Решение краевой задачи распространения поверхностной волны над неограниченной системой «магнитодиэлектрик-проводник» и адаптация к ограниченной системе

2.3 Применение явления распространения поверхностной волны к решению
задачи
2.4 Схема реализации метода
2.5 Выбор длин волн генератора
2.6 Аппроксимация аналитической модели и ее оценка
2.7 Предлагаемые алгоритмы измерения
2.8 Коррекция модели для слоя, содержащего ферромагнитные частицы
2.9 Измерение волнового сопротивления магнитодиэлектрических
покрытий
Заключение по второй главе
3 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА
3.1 Классификация апертурных излучателей
3.2 Внешние апертуры
3.3 Внутренние апертуры
3.3.1 Разработка направленных внутренних апертур
3.3.2 Разработка круговых синфазных апертур
3.3.3 Разработка излучателя для реализации трехчастотного алгоритма контроля
толщины покрытия
3.4 Разработка измерительной системы поверхностного сканирования
толщины покрытий
Выводы по третьей главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДА И ЕГО МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
4.1 Методика вычисления коэффициента затухания
4.2 Базовая структура поля
4.3 Экспериментальные данные
4.4 Погрешность косвенных измерений метода
4.5 Проверка адекватности математической модели

4.6 Метрологическое обеспечение и выводы по метрологическому анализу метода
Выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Графики зависимости коэффициента затухания для
различных длин волн
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Графики чувствительности коэффициента затухания
ПРИЛОЖЕНИЕ В Зависимость абсолютной погрешности коэффициента
затухания при наличии в слое ферромагнитных частиц
ПРИЛОЖЕНИЕ Г График зависимости относительной погрешности
аппроксимации расчетных формул метода
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Значения напряженности поля над слоем
для разных зон
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Влияние неоднородностей на распределение поля над
слоем
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Влияние отсекателя на характер стоячих волн
ПРИЛОЖЕНИЕ И Влияние толщины покрытия на характер
распространяемой волны
ПРИЛОЖЕНИЕ К Структура напряженности электрического поля в
отсутствии магнитодиэлектрического слоя
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Фотография экспериментальной установки
ПРИЛОЖЕНИЕ М Акты внедрения результатов диссертационной
работы

потенциал А полного поля тоже является суммой векторных потенциалов А['т первичного поля и АГ вторичного поля:
А^^АГ+АГ, 0<у<Ь. (2.12)
Векторы А{"п, Аув удовлетворяют соответственно неоднородному и однородному векторным уравнениям Гельмгольца. Граничные условия (2.10) и (2.11) для А и (2.12) для Ап являются неоднородными, так как в них
входит заданная функция А{”п. В математической записи неоднородности в граничных условиях можно считать источником вторичных полей и, значит, функций Ав, А С1, удовлетворяющих однородным уравнениям Г ельмгольца.
Известное решение задачи в таком приближении (см. [14], сс. 180-183) имеет составляющие векторов напряженности поля Епов, Нпов поверхностных волн:
Епов =_£^г2{п)-к2л1 ехр[-^Х2[п]-к2{у-Ъ)±*х„ (я-20)], (2.13)
ЯЛМ.ПОв трПОв _ X
= ±Х ‘Х<„>4 <2 -г,)], (2.14)

£пов — Цпов — ЦПОв
нТв = -2 АП ехР-^Ъ(п)-к2{у-Ь)±і%„ (г-20). (2.15)

Причем к2 +а2у = Х(И)
ґ2лл2

+ ос у, что следует из условия
л] к2 ~~ к2 ~ д2 =ф = ау = лІкі-7$П) =Ре-Волновой множитель медленной волны
І1е{ехр[/(ш„ґ - £'д)]ехр[- ауу| или Ля{ехр[/(юпг - £г)]ехр[- ауу.
Эти выражения описывают поле поверхностных £-волн. Тип волны характеризуется числом п. Вектор Пойнтинга Ппов имеет две составляющие