способ контроля герметичности изделий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ контроля герметичности изделий, основанный на излучении электромагнитных волн, отличающийся тем, что внутри изделия с закрытой радиофильтром горловиной излучают электромагнитные волны радиодиапазона, принимают прошедшие через щели в стенках изделия радиоволны и по их отсутствию или наличию судят о герметичности или негерметичности изделия.

2. Способ контроля герметичности изделий по п.1, отличающийся тем, что излучают электромагнитные волны радиодиапазона с угловой модуляцией по фазе или частоте.

3. Способ контроля герметичности изделий по п.1, отличающийся тем, что излучают электромагнитные волны радиодиапазона с амплитудной модуляцией.

4. Устройство контроля герметичности изделий, содержащее генератор электромагнитных колебаний, отличающееся тем, что в него введены передающая и N приемных антенн, где N 2, N приемников радиоволн, N индикаторов сигналов приемных антенн, фильтр радиоволн, причем генератор электромагнитных колебаний выполнен радиодиапазона, кроме того, выход генератора соединен с входом передающей антенны, выходы приемных антенн соединены с входами своих приемников, а выходы приемников - с входами индикаторов, передающая антенна установлена внутри изделия, а приемные снаружи, так что диаграммы направленности соседних приемных антенн на внешней поверхности изделия частично перекрываются, кроме того, фильтр установлен в горловине изделия.

5. Устройство контроля герметичности изделий по п.4, отличающееся тем, что в него введен угловой модулятор по частоте или фазе колебаний генератора, генератор выполнен с управляющим входом, причем выход модулятора соединен с управляющим входом генератора.

6. Устройство контроля герметичности изделий по п.4, отличающееся тем, что в него введен амплитудный модулятор колебаний генератора, генератор выполнен с управляющим входом, причем выход модулятора соединен с управляющим входом генератора.

7. Устройство контроля герметичности изделий по пп.4 - 6, отличающееся тем, что передающая антенна выполнена с круговой поляризацией излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контролю герметичности изделий - металлических подвижных емкостей и может быть применено для испытаний на герметичность железнодорожных и автомобильных цистерн.

Известен способ контроля герметичности изделий и устройство для его осуществления (СССР, авт. св. N 1597647, G 01 M 3/16, Бюл. N 37 07/10/90/). Этот способ контроля состоит в следующем. В зоне контроля стенки изделия устанавливают вертикально в вершинах правильного восьмиугольника, описанного вокруг днища изделия, металлические электроды в виде стержневых зондов и изменяют диэлектрическую проницаемость среды между электродами. По изменению диэлектрической проницаемости судят о наличии и месте утечки.

Устройство контроля содержит восемь зондов, автоматический емкостной мост и кабели, соединяющие мост с зондами.

Эти способ и устройство не позволяет измерять герметичность подвижных изделий.

Также известен способ контроля герметичности изделий и устройство для его осуществления (СССР, авт. св. n 1826001, G 01 M 3/16, Бюл. N 25, 07.07.93. ). Способ контроля герметичности изделий заключается в том, что заполняют изделие газовой средой, содержащей контрольный газ, воздействуя на пространство над контролируемым участком лазерным излучением, регистрируют поглощение ионами контрольного газа части энергии лазерного излучения и по нему судят о наличии течи.

Устройство контроля содержит генератор электромагнитных волн и детектор ионов контрольного газа.

Недостатками этого способа контроля герметичности и устройства для его осуществления являются необходимость заполнения изделия газовой смесью в состав которой входит воздух и дорогостоящий аргон, что требует больших материальных затрат и большого времени на осуществление контроля.

Техническим результатом изобретения способа контроля герметичности изделий и устройства для его осуществления являются уменьшение времени и материальных затрат на осуществление контроля герметичности изделий.

Этот результат достигается за счет того, что внутри изделия с закрытой радиофильтром горловиной излучают немодулированные или модулированные по частоте или фазе или амплитуде электромагнитные волны радиодиапазонов, принимают прошедшие через щели в стенках изделия радиоволны и по их отсутствию или наличию судят о герметичности или негерметичности изделия.

Отличительным признаком изобретения - способ контроля герметичности изделий - является излучение немодулированных или модулированных радиоволн внутри изделия и их прием снаружи.

Технический результат изобретения - устройство контроля герметичности изделий - достигается за счет того, что устройство содержит генератор электромагнитных колебаний радиодиапазона с управляющим входом или без него и выходом сигнала, модулятор электромагнитных колебаний генератора либо по амплитуде, либо по фазе, либо по частоте, передающую антенну, фильтр радиоволн, N приемных антенн, где N не меньше двух, N приемников радиоволн, N индикаторов сигналов приемных антенн.

Выход модулятора соединен с управляющим входом генератора, выход которого соединен со входом передающей антенны.

Выход каждой приемной антенны соединен со входом своего приемника, выход которого соединен со входом своего индикатора.

Передающая антенна установлена внутри изделия и выполнена широко направленной с линейной или круговой поляризацией излучения.

Фильтр выполнен радиодиапазона и закреплен в горловине изделия.

Приемные антенны установлены раскрывами в направлении внешней поверхности изделия на расстоянии от него под острыми углами, по крайней мере одна приемная антенна установлена под изделием и так, что диаграммы направленности соседних приемных антенн на поверхности изделия частично перекрываются.

Отличительными признаками изобретения являются выполнение генератора радиодиапазона, модулятор, передающая и приемные антенны радиодиапазона, фильтра радиодиапазона, приемники и индикаторы.

Конструкция устройства и его работа поясняются чертежами.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства контроля герметичности изделия - цистерны.

На фиг. 2 представлен вид сбоку на цистерну с устройством контроля герметичности.

На фиг. 3 представлен вид на цистерну со стороны ее торца с устройством контроля герметичности.

На фигурах введены обозначения

1 - генератор электромагнитных колебаний (Г);

2 - модулятор электромагнитных колебаний генератора (М);

3 - передающая антенна;

4 - фильтр электромагнитных волн;

5 - приемная антенна;

6 - приемник электромагнитных колебаний (Пр);

7 - индикатор (Ин);

8 - пульт индикаторов;

9 - контролируемое изделие - цистерна;

10 - горловина цистерны;

11 - арка для крепления приемных антенн;

Генератор 1 может быть выполнен СВЧ радиодиапазона по известным схемам СВЧ автогенераторов на транзисторах, клистроне, магнетроне и т.п. с управляющим входом или без него. Модулятор 2 может быть выполнен по известным схемам автогенераторов с выходным модулирующим напряжением в виде меандра или "пилы" амплитудой единицы и десятки В и частотой от десятков кГц до сотен Мгц. Модулятор служит для амплитудной и угловой (фазовой или частотной) модуляции электромагнитных колебаний генератора 1. Передающая антенна 3 выполняется с широкой диаграммой направленности например, в виде диполя (полуволнового вибратора), либо спиральной антенны диаметром полволны с круговой поляризацией излучения. Фильтр 4 электромагнитных волн может быть выполнен в виде блока запредельных волноводов или из радиопоглощающего материала или их комбинации. Приемные антенны 5 выполняются направленными в виде электромагнитного рупора или волнового канала или диэлектрического стержня с возбудителем и т.п. Приемники 6 могут быть выполнены прямого усиления (при амплитудной модуляции колебаний генератора) или супергетеродинным с рабочей полосой частот, равной ширине спектра колебаний генератора по уровню 0,1 амплитуды несущей частоты генератора. Индикатор 7 может быть выполнен в виде светодиода или лампочки или генератора звуковых колебаний с динамиком или цифрового табло или стрелочного прибора и т.п.

Устройство для контроля герметичности изделий (фиг. 1) содержит генератор 1 электромагнитных колебаний радиодиапазона, модулятор 2 электромагнитных колебаний генератора, передающую антенну 3, фильтр 4 электромагнитных волн радиодиапазона, N приемных антенн 5, где N 2, N приемников 6 электромагнитных волн, N индикаторов 7 сигналов приемных антенн.

Генератор 1 выполнен СВЧ радиодиапазона частотой 950 МГц, мощностью 2 Вт, с управляющим входом для частотной модуляции колебаний. Ширина полосы перестройки частоты 0,05 несущей частоты.

Модулятор 2 выполнен по схеме автогенератора пилообразного напряжения.

Передающая антенна 3 выполнена в виде диполя (полуволнового вибратора).

Конструктивно генератор 1 и модулятор 2 выполнены в виде одного передающего блока с автономным питанием с закрепленной на нем и присоединенной к выходу генератора 1 антенной 3 (фиг. 2).

Фильтр 4 электромагнитных волн выполнен из радиопоглощающего материала - пенополиуретана, пропитанного сажей, толщиной, равной длине волны (32 см ) генератора 1.

Приемные антенны 5 выполнены в виде антенны волновой канал.

Приемники 6 выполнены супергетерогенными с входными фильтрами с рабочей полосой частот, равной ширине спектра электромагнитных колебаний генератора по уровню 0,1 амплитуды первой гармоники (несущей) частоты генератора 1.

Индикаторы 7 выполнены в виде лампочек (фиг. 3).

Выход модулятора 2 соединен с управляющим входом генератора 1, выход которого соединен со входом передающей антенны 3 (фиг. 1).

Выход приемной антенны 5 соединен со входом приемника 6, выход которого соединен со входом индикатора 7 (фиг. 1).

Передающая антенна 3 устанавливается внутри изделия 9 (фиг. 2) через его горловину 10. Фильтр 4 закрепляется в горловине 10 изделия 9. Приемные антенны 5 закреплены на арке 11 раскрывами в направлении внешней поверхности изделия 9 (торцевых и боковых поверхностей) под острыми углами, на расстоянии не меньше 2 - 3 длин волн генератора 1, по крайней мере одна приемная антенна 5 устанавливается под изделием (фиг. 3). Диаграммы направленности соседних приемных антенн 5 на внешней поверхности изделия частично перекрываются. Арка 11 устанавливается над изделием (фиг. 3). Антенны 5, установленные на разных вертикальных стойках арки 11, отклонены в горизонтальной плоскости в разные стороны от перпендикуляров к внешней поверхности изделия так, что диаграммы направленности антенн 5, установленные на одной вертикальной стойке арки, захватывают одну боковую и одну торцевую поверхности изделия, а диаграммы направленности антенн 5, установленные на другой стойке, захватывают другие боковую и торцевую поверхности изделия при его передвижении.

Устройство для контроля герметичности подготавливается к работе и работает следующим образом.

Изделие - цистерну 9 - устанавливают перед аркой 11 на которой закреплены приемные антенны 5 (фиг. 1). Открывают крышку горловины 10 цистерны 9, опускают в нее фильтр 4 с закрепленным на нем передающим блоком с антенной 3, так, чтобы антенна не касалась внутренних стенок цистерны. Включают передающий блок. Закрывают горловину 10 крышкой. Внутри цистерны 9 устанавливается режим стоячей волны, минимум и максимумы которой с частотой модуляции совершают возвратно-поступательные движения, что обусловлено частотной модуляцией электромагнитных колебаний генератора 1. Изменения положений минимумов и максимумов стоячей волны необходимы для того, чтобы минимумы стоячей волны не оказались застывшими на возможных сквозных трещинах в стенках цистерны. Включают приемники 6. Перемещают цистерну в сторону арки и наблюдают за показаниями индикаторов 7, установленных на индикаторном пульте 8. При отношении мощности генератора к чувствительности приемника 120 дБ с помощью приемных антенн 5 будут обнаружены мельчайшие сквозные трещины по излучению из них электромагнитных волн, тем большей интенсивности, чем больше щели по длине и ширине, и будут регистрироваться индикаторами 7.