10.14489/td.2017.01.pp.016-023

2017, 01 январь (January)

DOI: 10.14489/td.2017.01.pp.016-023

Ивашов С. И., Чиж М. А., Журавлев А. В., Разевиг В. В., Мильяченко А. А., Кологов А. В.
ВЫБОР ЧАСТОТЫ ПРИ СВЧ-ДИАГНОСТИКЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПОМОЩЬЮ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ РАДИОЛОКАТОРОВ
(с. 16-23)

Аннотация. В последние годы в аэрокосмической промышленности все шире применяются композиционные материалы и конструкции. Однако из-за высокого уровня ослабления акустических волн традиционные методы ультразвуковой диагностики неэффективны для пористых композиционных материалов. В этих случаях использование голографических подповерхностных радиолокаторов может быть разумной альтернативой ультразвуковому методу. Была разработана специальная установка в составе векторного анализатора цепей, предназначенного для генерирования и приема сигналов, и электромеханического сканера для перемещения обследуемых образцов. Рабочий частотный диапазон векторного анализатора цепей дает возможность проводить эксперименты в широком диапазоне частот от 10 МГц до 24 ГГц. Для регистрации и восстановления комплексных многочастотных СВЧ-голограмм было создано специализированное программное обеспечение. Несколько образцов композиционных изделий были испытаны на установке на различных рабочих частотах для изучения влияния частоты на получаемые результаты. Все образцы содержали специально заложенные дефекты, характерные для композиционных материалов. Сравнение результатов испытаний образцов и карт дефектов показало, что они находятся в удовлетворительном согласовании.

Ключевые слова: диэлектрические композиционные материалы, голографический подповерхностный радиолокатор, радиоизображения, неразрушающий контроль.

Ivashov S. I., Chizh M. A., Zhuravlev A. V., Razevig V. V., Mil’yachenko A. A., Kologov A. V.
THE CHOICE OF MICROWAVE FREQUENCY BAND IN THE DIAGNOSIS OF COMPOSITES DETAILS WITH USE OF HOLOGRAPHIC RADAR
(pp. 16-23)

Abstract. There is a burst of applications of composite materials and structures in aerospace industry in recent years. The composites have many advantages over traditional metal alloys. They have, as a rule, better strength/weight ratio, withstand to unfavorable weather conditions and aggressive environments. Also, corrosion processes, which often damage the metal articles, do not affect them. Traditional methods of ultrasonic diagnostics are ineffective for porous composite such as polyurethane foam insulation or silicate fiber tiles, used in American Space Shuttle and Russian spacecraft “Buran”, as well as for honeycomb fiberglass construction details due to high levels of acoustic wave attenuation in them. In these cases, microwave holographic subsurface imaging can be a reasonable alternative to ultrasonic method. A specially designed test setup was created that includes a vector network analyzer for generating and receiving signals and an electromechanical scanner for moving the studied samples. Operational frequency band of the vector network analyzer provides opportunity to carry out experiments in the broad range from 10 MHz to 24 GHz. Specialized software was developed for the registration and reconstruction of complex multi-frequency holograms. Several composite samples were tested in the setup at different frequency ranges to study the frequency influence on the obtained results. All samples had preliminary produced defects. Comparison of the samples testing results and the defects maps showed that they were in a good coincidence.

Keywords: dielectric composite materials, holographic subsurface radar, microwave imaging, nondestructive testing.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

С. И. Ивашов, М. А. Чиж, А. В. Журавлев, В. В. Разевиг (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. А. Мильяченко, А. В. Кологов (ФГУП «НПО «Техномаш», Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

S. I. Ivashov, M. A. Chizh, A. V. Zhuravlev, V. V. Razevig (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. A. Mil’yachenko, A. V. Kologov (Federal State Unitary Enterprise “Scientific Production Association “Tekhnomash”, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Columbia Accident Investigation Board. Report. 2003.
2. Morring F. Putting it in Context. Aviation Week & Space Technology. 2003. April 7. Р. 30–31.
3. Shrestha S., Kharkovsky S., Zoughi R. and Hepburn F. Microwave and Millimeter wave Nondestructive Evaluation of the Space SHuttle exTernal Tank Insulating Foam // Materials Eval. 2005. V. 63. No. 3. P. 339 – 344.
4. Ivashov S. I., Vasiliev I. A., Bechtel T. D., Snapp C. Comparison between Impulse and Holographic Subsurface Radar for NDT of Space Vehicle Structural Materials // Progress in Electromagnetics Research Symposium. 2007. Beijing, China, March 26 – 30, 2007. Beijing, 2007. Р. 1816 – 1819.
5. Ivashov S., Razevig V., Vasiliev I. et al. Holographic Subsurface Radar for Diagnostics of Cryogenic Fuel Tank Thermal Insulation of Space Vehicles // NDT & E International. 2015. V. 69. P. 48 – 54.
6. Ivashov S. I., Razevig V. V., Bechtel T. D. et al. Microwave Holography for NDT of Dielectric Structures // Proc. of the IEEE Intern. Conf. on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems (COMCAS 2015), Tel-Aviv, Israel, 2 – 4 November 2015. Tel-Aviv, 2015.
7. Ivashov S. I., Razevig V. V., Vasiliev I. A. et al. Holographic Subsurface Radar of RASCAN Type: Development and Applications // IEEE Journal of Selected Topics in Earth Observations and Remote Sensing. 2011. V. 4. Is. 4. P. 763 – 778.
8. http://rascan.ru/download/Installation.mp4
9. Ивашов С. И., Разевиг В. В., Васильев И. А., Шитиков B. C. Диагностика теплозащитных покрытий изделий ракетно-космической техники с помощью голографического подповерхностного радиолокатора «РАСКАН-5» // Контроль. Диагностика. 2014. № 12. С. 52 – 61.
10. «РАСКАН-4 (520 x 390, 22 с)»: видеоролик. URL: http://www.rslab.ru/downloads/scan.avi
11. Pozar D. M. Microwave Engineering. 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., 2012. 756 p.
12. Zhuravlev A., Ivashov S., Razevig V., Vasiliev I. Shallow Depth Subsurface Imaging with Microwave Holography // Proc. of SPIE Symp. on Defense and Security, Radar Sensor Technology XVIII Conf. Baltimore, Maryland, USA, May 5 – 7, 2014. Baltimore, 2014. V. 9072. Р. 90720X-1...9.
13. Gonzalez R. C., Woods R. E. Digital Image Processing. 2nd ed. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 2002. 797 p.
14. Razevig V. V., Ivashov S. I., Vasiliev I. A. et al. Advantages and Restrictions of Holographic Subsurface Radars // Experimental Evaluation. Proc. of the XIII Intern. Conf. on Ground Penetrating Radar, Lecce, Italy, 21 – 25 June 2010. Lecce, 2010. P. 657 – 662.

Eng

1. Columbia accident investigation board. (2003). Report.
2. Morring F. (2003). Putting it in complex. Aviation Week & Space Technology, April 7, pp. 30-31.
3. Shrestha S., Kharkovsky S., Zoughi R., and Hepburn F. (2005). Microwave and millimeter wave nondestructive evaluation of the space shuttle exTernal tank insulating foam. Materials Eval., 63(3), pp. 339-344.
4. Ivashov S. I., Vasiliev I. A., Bechtel T. D., Snapp C. (2007). Comparison between impulse and holographic subsurface radar for NDT of space vehicle structural materials. Progress in Electromagnetics Research Symposium. Beijing, China, 26 – 30 March 2007. Beijing, pp. 1816-1819.
5. Ivashov S., Razevig V., Vasiliev I. et al. (2015). Holographic subsurface radar for diagnostics of cryogenic fuel tank thermal insulation of space vehicles. NDT & E International, 69, pp. 48-54. doi: 10.1016/j.ndteint. 2014.10.002
6. Ivashov S. I., Razevig V. V., Bechtel T. D. et al. (2015). Microwave holography for NDT of dielectric structures. Proc. of the IEEE Intern. Conf. on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems (COMCAS 2015), Tel-Aviv, Israel, 2 – 4 November 2015.
7. Ivashov S. I., Razevig V. V., Vasiliev I. A. et al. (2011). Holographic subsurface radar of RASCAN type: development and applications. IEEE Journal of Selected Topics in Earth Observations and Remote Sensing, 4(4), pp. 763-778. doi: 10.1109/JSTARS.2011.2161755
8. Radiolocator «RASKAN-5/4000(7000)»: user's manual. Available at: http://rascan.ru/download/Installation.mp4
9. Ivashov S. I., Razevig V. V., Vasil'ev I. A., Shitikov B. C. (2014). Diagnostics of thermal insulation and heat protection coating of space ships and rockets by holographic subsurface radar «RASCAN-5». Kontrol'. Diagnostika, (12), pp. 52-61. [in Russian language] doi: 10.14489/td.2014.12. pp.052-061
10. «RASCAN-4»: videoclip. Available at: http://www.rslab.ru/downloads/scan.avi
11. Pozar D. M. (2012). Microwave engineering. 4th ed. John Wiley & Sons, Inc.
12. Zhuravlev A., Ivashov S., Razevig V., Vasiliev I. (2014). Shallow depth subsurface imaging with microwave holography. Proc. of SPIE Symp. on Defense and Security, Radar Sensor Technology XVIII Conf. Baltimore, Maryland, USA, May 5 – 7, 2014, Vol. 9072, pp. 90720X-1...9.
13. Gonzalez R. C., Woods R. E. (2002). Digital image processing. 2nd ed. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall, Inc.
14. Razevig V. V., Ivashov S. I., Vasiliev I. A. et al. (2010). Advantages and restrictions of holographic subsurface radars. Experimental Evaluation. Proc. of the XIII Intern. Conf. on Ground Penetrating Radar, Lecce, Italy, 21 – 25 June 2010, pp. 657-662.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

Форма заказа статьи

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below: