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1、微波无损检测技术及应用 11级过控郑健 学号 201100160250 通过前三周对过程装备无损检测技术的学习 我们学到了四种无损检测技术 老师也提到了一些其他的技术 这些技术使我感觉到很神奇 因为它们大多数都是通过很简单的方式就检验出设备存在的缺陷 这也促使我课下搜集资料去了解更多的无损检测技术 接下来我介绍一种应用比较普遍的技术 微波无损检测技术 什么是微波 微波是一种电磁波 它的频率范围约为3001VIHz一300GHz 相应的波长为1m 1mm 在此频率范围内 可划分为X K Q U V E W等波段 按其波长范围可分为分米波 厘米波和毫米波 微波无损检测是微波技术的工业应用之一 它是
2、以微波为传递信息的媒质 对被检材料 构件或产品进行非破坏性检测 判断其内部是否存在缺陷或测定其它物理参数 在微波无损检测中 常用X波段 8 2 12 5GHz 和K波段 26 5一40GHz 已发展到W波段 56一100GHz 微波无损检测的特点 1 微波的波长短 频带宽 方向性好 贯穿介电材料的能力强 2 微波无损检测属非接触检测 能快速 连续 实时的监测 不需耦合剂 避免了耦合剂对材料的污染 3 微波无损检测可以进行最有效的无损扫描 提供精确的数据 使缺陷区域的大小和范围得以准确测定 4 微波无损检测设备简单 费用低廉 易于操作 便于携带 5 由于微波不能穿透金属和导电性能较好的复合材料
3、因而不能检测此类复合结构内部的缺陷 只能检测金属表面裂纹缺陷及粗糙度 微波无损检测的原理 在微波检测中 微波与被检材料 介质 相互作用 介质的电磁特性和对微波场的影响 决定了微波的分布状况和微波幅值 相位 频率等基本参数的变化 通过测量微波基本参数的变化 即可判断被测材料或物体内部是否存在缺陷以及测定其它物理参数 微波无损检测的基本方法 微波无损检测方法主要有穿透法 反射法 干涉法 全息法以及CT法等 下面逐一加以简单介绍 穿透法 穿透法检测系统框图如下图所示 将发射和接收天线分别放在试件的两边 通过检测接收的微波波束相位或幅值的变化 可得到被检测量的情况 按入射波类型不同 穿透法可分为三种形
4、式 即固定频率连续波 可变频率连续波和脉冲调制波 穿透法可用于透射材料的厚度 密度 湿度 化学成分 混合物含量 固化度等的测量 可用于夹杂 气孔 分层等内部缺陷的检测 反射法 反射法是利用被检试件表面和内部所反射的微波对试件进行检测的方法 当微波入射到试件表面时 会产生反射和折射 其反射波与试件的材料性质有关 透入试件的折射波如遇到反射界面 如缺陷 试件底面 也会产生反射 通过测取反射波幅值 相位等的变化 可以推断试件有无材料的不连续 缺陷 和有关参数的变化 反射法主要包括连续波反射法 扫频波反射法 脉冲调制波反射法 下图为连续波反射计的框图 干涉法 利用微波的干涉现象 可以使入射微波和反射微
5、波形成驻波 被检试件材料的物理 化学性质的变化将会改变驻波的幅值 相位 测定驻波幅值 相位的变化可以判断试件材料性质的变化 微波全息技术 微波干涉法与光导全息照相技术结合可以形成微波全息技术 利用微波能穿透不透光介质的特性 摄取被检材料的微波全息图像 完整地记录物体全部信息 并可在适当的光学系统下再现图像 断层成像法 微波检测借助计算机技术可形成断层扫描技术 用以检查非金属材料的内部质量 以断层剖面的图形显示 微波无损检测的应用 微波无损检测是一种用途广泛的方法 对非金属材料 它具有其它无损检测方法难以取代的作用 公开报道的微波无损检测的项目有 增强塑料 非金属的复合胶接结构与蜂窝结构件中的分
6、层 脱层 固体推进剂的老化 橡胶轮胎内部的气孔 裂缝 陶瓷及复合物中的气孔 非金属材料的振动 速度 加速度 同心度 湿度 密度 化学组分 金属加工表面光洁度 裂纹 划痕及其深度 金属材料的厚度 位移 线径或长度 同心度 振动 速度 加速度 表面裂纹等 目前 将无损检测技术应用于检测塑料与复合材料层压板中的脱粘 火箭发动机玻璃钢壳体检测 火箭固体药柱与包复层间的脱粘 复合烧蚀喷管中的脱粘 环氧树脂的固化度 雷达罩的厚度和电性能已取得了很好的效果 在金属表面裂纹深度及金属表面粗糙度微波检测方面 利用微波天线作为微波传感器对不同材料不同工件实测 平均误差不大于土2 检测速度决 使用方便 国产的微波测厚仪线性范围宽 测厚范围为1一10mm 分辨力为0 01mm 精度 0 03mm 适合各种材质 反应速度快 有利于实现自动化检测 结束语 微波无损检测技术的应用对于保证产品的质量 减少不必要的经济损失方面起着很大的作用 对于保证产品可靠性方面已产生良好效益 随着更多的无损检测工程师及技术人员对微波检测能力和局限性的精通 微波检测的使用必将不断增加 微波检测技术有着广阔的发展前景 作为过程装备与控制工程专业的学生更应该对先进的这类无损检测技术有一定程度的了解 并运用到将来在实际工作中 从而达到学以致用的目的
