太赫茲光譜技術(shù)在復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、太赫茲（THz）輻射是指頻率在0.1~10THz的電磁波（1THz=1012Hz），THz能級(jí)低（4.1MeV），且具有高信噪比、高分辨率等特征，被用于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。復(fù)合材料是承壓特種設(shè)備常用的非金屬材料，其有效克服原材料不足的同時(shí)表面硬度及強(qiáng)度被降低，出現(xiàn)了多種金屬材料中不常見的缺陷，且很難通過(guò)傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)解決。THz光譜技術(shù)對(duì)復(fù)合材料分層、夾雜、機(jī)械損傷等都能有清晰表達(dá)。近年來(lái)，THz技術(shù)的研究逐漸增多，從更多方面嘗試對(duì)太赫茲光譜進(jìn)

2、行分析，對(duì)成像技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用是THz光譜技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。
　　本文針對(duì)目前在承壓特種設(shè)備中常用的復(fù)合材料，結(jié)合檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用需求，基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)、BWO連續(xù)太赫茲成像系統(tǒng)和調(diào)頻連續(xù)太赫茲成像系統(tǒng)對(duì)聚乙烯管道材料、碳纖維纏繞復(fù)合材料、玻璃纖維纏繞復(fù)合材料進(jìn)行研究，完成了18種不同材料及缺陷的測(cè)試，主要工作和研究點(diǎn)總結(jié)如下：
　?。?）通過(guò)透射式THz-TDS獲得聚乙烯管道樣品中不同缺陷點(diǎn)的折射率和吸收系數(shù)。在

3、有效波段內(nèi)，不同測(cè)試點(diǎn)在折射率的變化規(guī)律，吸收峰的位置都存在差異；通過(guò)時(shí)域波形，無(wú)折射率計(jì)算樣品中分層缺陷的厚度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用于聚乙烯管道樣品的缺陷檢測(cè)并為太赫茲儀器校準(zhǔn)提供參考。
　　（2）應(yīng)用太赫茲調(diào)頻連續(xù)層析成像對(duì)Zmax=21mm厚的聚乙烯管道樣品進(jìn)行層析成像并將成像結(jié)果進(jìn)行梯度增強(qiáng)處理以便人眼識(shí)別，結(jié)果表明不同縱深（2mm-7mm）的成像對(duì)不同缺陷的表達(dá)重點(diǎn)不同。其中Φ=1mm的金屬夾雜、管道內(nèi)壁機(jī)械損傷及表面損傷寬度，

4、內(nèi)部深度Zmax=3.2mm的埋藏缺陷都可清晰檢測(cè)。最大強(qiáng)度成像和樣品側(cè)視圖互為佐證，進(jìn)一步確定樣品中各類缺陷的形狀、方位、連續(xù)情況等。
　?。?）BWO連續(xù)成像技術(shù)被用于玻璃纖維復(fù)合材料，成像結(jié)果表明，透射式連續(xù)成像可以從背面對(duì)5mm厚的玻璃纖維表面300℃及以上的熱損傷、沖擊損傷、劃傷缺陷、Φ=1mm孔洞缺陷等有完整成像，且排除玻璃纖維纏繞材料中環(huán)氧樹脂的影響對(duì)缺陷的形狀、位置、大小進(jìn)行判斷。
　?。?）反射式THz-T