金屬表面缺陷的微波檢測(cè)

1、金屬表面缺陷的微波檢測(cè)作者:日期:金屬表面缺陷的微波檢測(cè)一、金屬外表面缺陷的檢測(cè)微波入射到金屬表面時(shí)，由于金屬表面存在不同缺陷(如條形缺陷、圓孔型 缺陷)會(huì)引起各項(xiàng)參數(shù)(如對(duì)數(shù)幅值、相位以及頻率等)參數(shù)的變化，通過(guò)檢測(cè) 這些參數(shù)的變化可檢測(cè)表面缺陷。(1)缺陷的測(cè)定圖1顯示了在掃頻范圍為12.418GHz時(shí)，探測(cè)到寬度為8mm,深度為3mm 的條形裂紋的特征信號(hào)。波導(dǎo)探頭中心到裂紋中心距離4nm圖1金屬外表面缺陷的檢測(cè)由圖1可知，：當(dāng)波導(dǎo)探頭在金屬表面沒(méi)有掃描到缺陷時(shí)，波導(dǎo)口與被檢測(cè)表面形成一個(gè)短路電路，具幅值穩(wěn)定在-1.2dB左右；當(dāng)波導(dǎo)探頭掃描到缺陷時(shí)， 缺陷的特征信號(hào)幅值將隨著裂紋在波導(dǎo)

2、口中的位置變化而變化，由此可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬表面缺陷的測(cè)定。：當(dāng)波導(dǎo)探頭掃描到缺陷時(shí)，幅值由最開(kāi)始的穩(wěn)定狀態(tài)變化至最小值， 此 時(shí)波導(dǎo)口正對(duì)準(zhǔn)裂紋中心，當(dāng)波導(dǎo)探頭繼續(xù)掃描，幅值又由最小值恢復(fù)至穩(wěn)定值。(2)寬度的表征圖2顯示了在掃頻檢測(cè)下7條不同裂紋寬度在相同深度下的特征信號(hào)曲線4 5 b-ri N O = = * - - 一1( 0 2 4 6 8 0* 1 I 一 1一Hmm波導(dǎo)探頭中心到裂墳中心的1離/mm圖2不同寬度裂紋的測(cè)定由圖得出寬度隨對(duì)數(shù)幅值的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律， 隨寬度的逐漸增大，幅值 的變化也逐漸增大，因此，可以由幅值的變化幅度，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂紋寬度尺寸的評(píng)估。(3)深度的表征深度變化時(shí)

3、其對(duì)數(shù)幅值的變化趨勢(shì)不明顯，即無(wú)法利用回波對(duì)數(shù)幅值的變化來(lái)表征缺陷的深度特征。對(duì)寬度為1mm、2mm、3mm、4mm的四塊深度試驗(yàn)板進(jìn)行同樣方式的相位 測(cè)試，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)每塊試驗(yàn)板回波損耗突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率fafb時(shí)的深度，分別是5mm、 5mm、 5mm和5.5rmn。在每一次的檢測(cè)試驗(yàn)中，相位發(fā)生變化的響應(yīng) 頻段在14GHz至ij 15GHz之間，也就是說(shuō)此時(shí)的1/4入約等于5mm。那么對(duì)于開(kāi) 始出現(xiàn)fafb的深度值也不成為偶然，這表明，當(dāng)深h接近或者大于1/4入時(shí)，fafb 反正，也成立。二、金屬管道內(nèi)表面缺陷的檢測(cè)金屬管道內(nèi)表面缺陷的檢測(cè)以導(dǎo)波理論為基礎(chǔ)， 將被檢測(cè)的金屬管道視為微 波波導(dǎo)，通

4、過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)其進(jìn)行傳輸和反射特性的測(cè)試來(lái)判斷和定位管道 的表面缺陷。(1)缺陷位置的確定缺陷定位檢測(cè)是在時(shí)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)。 在時(shí)域全景圖中，橫坐標(biāo)為微波傳播 時(shí)間，單位為ns,縱坐標(biāo)則是反射系數(shù)，如圖3所示。圖中光標(biāo)1所指的位置 是微波在傳輸中遇到缺陷時(shí)的響應(yīng)，此時(shí)的反射系數(shù)最大。6 / 5圖3傳輸波遇到缺陷時(shí)的響應(yīng)表面缺陷的定位可通過(guò)觀察反射系數(shù)發(fā)生突變的位置對(duì)應(yīng)的電長(zhǎng)度值得出，因此首先需要測(cè)出實(shí)際位置與電長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 且反射系數(shù)最大處所對(duì)應(yīng)的電 長(zhǎng)度可以由時(shí)間t乘以傳播速度c得到。將金屬塊模擬焊瘤缺陷分別置于管道內(nèi)的不同位置， 在時(shí)域下檢測(cè)反射系數(shù) 突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電長(zhǎng)度，得到如圖4中的各個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)。圖中各個(gè)點(diǎn)表示將金屬塊置 于管道一定位置時(shí)，所引起的反射系數(shù)突變下對(duì)應(yīng)的電長(zhǎng)度值圖4管道內(nèi)壁缺陷的定位，山二、問(wèn)題1、對(duì)于金屬外表面缺陷深度的表征沒(méi)有固定的模式；2、導(dǎo)波原理確定管道內(nèi)表面缺陷時(shí)能定位缺陷位置，但缺陷種類不能很