太赫茲光譜技術(shù)在復(fù)合材料無損檢測中的應(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能級低（4.1MeV），且具有高信噪比、高分辨率等特征，被用于無損檢測領(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表面硬度及強度被降低，出現(xiàn)了多種金屬材料中不常見的缺陷，且很難通過傳統(tǒng)檢測技術(shù)解決。THz光譜技術(shù)對復(fù)合材料分層、夾雜、機械損傷等都能有清晰表達(dá)。近年來，THz技術(shù)的研究逐漸增多，從更多方面嘗試對太赫茲光譜進(jìn)

2、行分析，對成像技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用是THz光譜技術(shù)未來的發(fā)展方向。
　　本文針對目前在承壓特種設(shè)備中常用的復(fù)合材料，結(jié)合檢驗檢測標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用需求，基于太赫茲時域光譜系統(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試，主要工作和研究點總結(jié)如下：
　?。?）通過透射式THz-TDS獲得聚乙烯管道樣品中不同缺陷點的折射率和吸收系數(shù)。在

3、有效波段內(nèi)，不同測試點在折射率的變化規(guī)律，吸收峰的位置都存在差異；通過時域波形，無折射率計算樣品中分層缺陷的厚度。實驗結(jié)果可用于聚乙烯管道樣品的缺陷檢測并為太赫茲儀器校準(zhǔn)提供參考。
　?。?）應(yīng)用太赫茲調(diào)頻連續(xù)層析成像對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)行梯度增強處理以便人眼識別，結(jié)果表明不同縱深（2mm-7mm）的成像對不同缺陷的表達(dá)重點不同。其中Φ=1mm的金屬夾雜、管道內(nèi)壁機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。最大強度成像和樣品側(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)氧樹脂的影響對缺陷的形狀、位置、大小進(jìn)行判斷。
　?。?）反射式THz-T