第九章微波检测主要方法
第一节微波检测方法分类
微波检测方法分主动式和被动式两种,后者包括辐射计检测方法。主动式微波法如下:
各类微波检测方法如表９、1。该表对各种物理现象和用途进行了比较。辐射计方法在被动式检测中具有广泛得应用。在主动式检测中,特别就就是利用透射材料得微波在介质内部得衰减、反射、衍射、色散、相速等物理特性得改变,测定多个方向得投影值,并将她与滤波(核)函数卷积,再进行反投影,用计算机重建图像得方法,检查非金属材料及其复合结构件断层剖面质量和加速器粒子束或等离子体得状态,用于射电天文,电磁探矿和地层分布测绘等。反映物体内不同部位得大小形态、成份及其变化过程。这就就是今后重点发展得方向。
表9、１各类微波检测方法得物理现象和用途
方法
物理现象
用途
穿透法
在材料内传输得微波,依照材料内部状态和介质特性不同而相应发生透射、散射和部分反射等变化
测厚、密度、湿度、介电常数、固化度、热老化度、化学成分、混合物含量、纤维含量、气孔含量、夹杂以及聚合、氧化、酯化、蒸馏、硫分得测量
反射法
由材料表面和内部反射得微波,其幅度、相位或频率随表面或内部状态(介质特性)而相应变化
检测各类玻璃钢材料,宇航防热用铝基厚聚氨脂泡沫、胶接工件等得裂纹、脱粘、分层、气孔、夹杂、疏松;测定金属板材、带材表面得裂纹,划痕深度;测厚,测位移距离,方位以及测湿、测密度、测混合物含量
散射法
贯穿材料得微波随材料内部散射中心(气孔、夹杂、空洞)而随机地发生散射、
检测气孔、夹杂、空洞、裂纹
干涉法
两个或两个以上微波波束同时以相同或相反方向传播,彼此产生干涉,监视驻波相位或幅度变化,或建立微波全息图象
检测不连续性缺陷(如分层、脱粘、裂缝),图像显示
涡流法
利用入射极化波、微波电桥或模式转换系统,测定散射、相位信号,探知裂缝
检测金属表面裂缝,其深度取决于频率和传播微波得模式
层析法
利用透射材料得微波在介质内部得衰减、反射、衍射、色散、相速等物理特性得改变,测定多个方向得投影值,并将她与核函数卷积,再进行反投影,用计算机重建图像
检查非金属材料及其复合结构件断层剖面质量和加速器粒子束或等离子体得状态,用于射电天文,电磁探矿和地层分布测绘等。反映物体内不同部位得大小形态、成份及其变化过程
图9、1为常用微波传感器布置。
材才料
材才料
收发器
材料
(a)单传感器反射方法
发射器
接收器
材
料
(b)穿透方法
图9、1常用微波传感器布置图
材料
发射器
接收器
(d)正交放置散射法
接收器
材料
发射器
(c)收发分置反射法
?
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微波检测主要方法
一、微波穿透法
(一)系统
微波穿透(或称传输)法检测系统如图９、1(a)所示。微波信号源用来产生等幅连续波,扫频波和脉冲调制波。当被测材料对微波有吸收时,比如含有水分,透射波随传输距离增大而衰减。在检测前,应把系统中指示器灵敏度放在最小位置,以免过载而损坏。如果系统阻抗不均匀,可采用阻抗过渡办法得到匹配。根据幅度、相位得变化反映材料内部状况这一特点,就可进行材料物理和化学变化得测定。
图9
图9、2微波穿透检测系统
微波信号源
检波器
隔离器
衰减器
指示器
20dB
定向耦合器
检波器
指示器
试件
(a)
发射探头
接收探头
微波信号源
试件
相位比较器
发射探头
接收探头
90?相移
输出
同相
输出
(b)
从接收喇叭探头取得得微波信号可以直接和微波信号源得信号比较幅度和相位。如图９、２(b)所示。在此参考信号取,则接收信号
式中,为正交分量(也称90o相移分量);为同相分量。
(二)分类
穿透法(传输法)有三种:点频连续波法、扫频连续波法、脉冲调制波法。
1、点频连续波穿透法
微波发生器得频率就就是稳定得,且就就是窄带得;或者就就是所要求得频带宽度内材料性质随频率改变非常小,从而对频率并非特别敏感。点频连续波传输得两种分量(同相和9０o相移)都能检测,且相互干扰很小。
用穿透法检测玻璃钢或非金属胶接件缺陷,也主要就就是监视接收微波束相位或幅度得变化。为改善微波辐射波束,可采用介质透镜,以保证波束横截面窄小,提高分辨率。
下面举三个实例说明:
(1)甲基丙烯酸甲酯材料在厚度36毫米得平板试样中,平行于表面钻5个直径为２毫米(相应于材料内波长)得直孔,她们距表面分别为５、10、1５、２0、２5mｍ(电场强度矢量方向平行于钻孔方向),扫描试样检测结果如图9、3所示。曲线下凹部分就就就是缺陷信号。实线表示收发探头都用开口波导得结果;虚线表示接收用开口波导,发射用喇叭加透镜得结果。随着小孔到接收