太赫兹技术在航空复合材料检测中的应用.ppt

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1、太赫兹技术在航空复合材料检测中的应用,太赫兹技术在航空复合材料检测中的应用,目录,应用案例,设备参数,总结,2,4,原理介绍,问题讨论,目录应用案例设备参数总结12433原理介绍5问题讨论,原理介绍-名词解释,太赫兹波（T-Hz）通常是指频率在0.1-10THz之间的电磁辐射，波长3 mm30um；其波段在微波和红外之间。,原理介绍-名词解释太赫兹波（T-Hz）通常是指频率在0.1-,原理介绍-优势,较低的光子能量：不容易破坏被检测物质；较高的穿透能力：衣服、纸张、纸板、塑料、陶瓷、复合材料等；没有电离特性：不会对材料和人体造成伤害。,原理介绍-优势较低的光子能量：不容易破坏被检测物质；,原理

2、介绍-历史,早期都采用脉冲THz源：飞秒脉冲激光器（光电子技术）：技术难度大；能量低，穿透有限；2002年连续太赫兹波成像技术：实时性不够，耗时太长功率较低调试繁琐,原理介绍-历史早期都采用脉冲THz源：飞秒脉冲激光器（光电子,原理介绍-SynView,调频连续波： FMCW（ frequency modulated continuous wave）发射器和接收器是GaAs砷化镓肖特基二极管倍频器,原理介绍-SynView调频连续波： FMCW（ frequ,原理介绍-工作原理,FMCW技术：比较发射波长和反射波长，两个波长差异越大，则距离越大，因此可以测量距离： TX和RX频率差异与距离是成

3、比例的；信号强度是和折射率成比例的,目标,调频源 (Tx),接收器 (Rx),原理介绍-工作原理FMCW技术：比较发射波长和反射波长，两个,8,原理介绍-技术优势,10原理介绍-技术优势,9,原理介绍-技术优势,与光电THz对比：更高动态范围（可以得到更好的图像效果，可以检测更小的反射）；具有更快的成像速度；光电系统可以得到更高的频率，从而得到更高的分辨率；更多材料（例如玻璃纤维）对300GHz以上吸收，更高分辨率无法检测工件内部。,11原理介绍-技术优势与光电THz对比：,10,原理介绍-技术优势,与BWO管相比：BWO管同样也是电子源，可激励连续波，但一次只能激励一个频率，该频率可以通过电

4、压和磁场来调制，但调频速度很慢；同样也无法使发射和接收同步； SynView使用调频连续波技术，可以在几十个GHz范围内扫频，类似发射毫米波脉冲，与Thz-TDs的工作模式是一样的；使用FMCW技术可以精确测量距离（时间差）和高质量的反射信号，使目标体可以逐层测量和观察，类似医院的CT；同时可以创建3D图像；同时SynView可以获得较低噪声的外差检波，具有70dB的动态范围，这也是BWO无法实现的。,12原理介绍-技术优势与BWO管相比：,原理介绍-成像,成像是基于检测回波信号幅值，相位和反射距离需要足够大的目标反射体，同时THz折射率差异大,11,原理介绍-成像成像是基于检测回波信号13,

5、原理介绍-成像,12,全3D信息，尤其是复合材料（可以观察到内部结构）；灵活设置；拥有五项专利；卓越的成像质量。,原理介绍-成像14全3D信息，尤其是复合材料（可以观察到内部,应用领域,无损检测评估；测量涂层厚度；新材料（复合材料）研究；食品检测；安检。,13,应用领域无损检测评估；15,穿透深度大,Polyethtylen (PE)聚乙烯Teflon 特氟纶Paper纸某些陶瓷TPX Polymethylpentene (PMP)聚甲基戊烯Plastic foams塑料泡沫Wax蜡,应用案例- THz对材料的穿透率,14,穿透深度小,PVCGlassfiber-Epoxy环氧玻璃纤维Poly

6、styrol苯乙烯某些陶瓷巧克力,不能穿透,金属水Carbon-fiber-Epoxy碳纤维环氧某些陶瓷,THz不能检测导体材料；不能检测碳纤维材料内部；不能检测某些食品（例如面包水分太大），巧克力可以,穿透深度大Polyethtylen (PE)聚乙烯应用案例-,可以观察内部缺陷例如裂纹、孔洞等，可以观察100um胶层,15,应用案例-复合材料,可以观察内部缺陷例如裂纹、孔洞等，17应用案例-复合材料,全3D信息测量技术可以进行更广泛的数据分析，可以观察任何层，例如测试某一胶层。,16,应用案例-复合材料,全3D信息测量技术可以进行更广泛的数据分析，可以观察任何层，,应用案例-环氧纤维复合材

7、料,对比空气耦合技术，THz可以测量反射体深度可以看出分层深度。,17,照片 太赫兹成像 空气耦合成像,应用案例-环氧纤维复合材料对比空气耦合技术，THz可以测量反,该技术可以测量工件底层右图显示工件的底层是由两块组成，两块之间的胶层可以明显看出（深蓝色线）,18,应用案例-环氧纤维复合材料,该技术可以测量工件底层20应用案例-环氧纤维复合材料,应用案例-陶瓷结构,19,很多陶瓷对THz来透明的，但是有些陶瓷有传导性，对THz十分不透明。,应用案例-陶瓷结构21很多陶瓷对THz来透明的，但是有些陶瓷,应用案例-表面断层成像,粗糙表面表面断层测量可以达到10-20 m 分辨率，精确评估表面质量,

8、20,Height (m),应用案例-表面断层成像 粗糙表面表面断层测量可以达到10-2,应用案例-评估涂层厚度,可以测量涂层厚度和表面质量，实现在线控制涂层,21,应用案例-评估涂层厚度可以测量涂层厚度和表面质量，实现在线控,应用案例-粗糙表面缺陷,22,如果金属表面有涂层和覆盖，则可以使用THz检测金属表面最小半波长的点状缺陷；可以检测浅的沟槽类似刮痕（宽度小，但是长度有几毫米）,应用案例-粗糙表面缺陷 24如果金属表面有涂层和覆盖，则可,应用案例-石墨画在石膏遮挡下检测,可以用于评估绘画,朱砂,石墨,应用案例-石墨画在石膏遮挡下检测可以用于评估绘画朱砂石墨,应用案例-在泡沫下方的CFRP

9、表面,可以在保护涂层、泡沫等覆层存在的情况下测量表面质量,24,应用案例-在泡沫下方的CFRP表面可以在保护涂层、泡沫等覆层,应用案例-复合材料-MATRIX1,25,正面,反面,正面检测,应用案例-复合材料-MATRIX127正面反面正面检测,应用案例-复合材料-MATRIX1,26,正面,反面,反面检测,应用案例-复合材料-MATRIX128正面反面反面检测,应用案例-复合材料-MATRIX1,27,应用案例-复合材料-MATRIX129,应用案例-复合材料-MATRIX2,28,正面检测,正面,反面,应用案例-复合材料-MATRIX230正面检测正面反面,应用案例-复合材料-MATRIX

10、2,29,反面检测,正面,反面,应用案例-复合材料-MATRIX231反面检测正面反面,应用案例-复合材料-MATRIX3,30,正面检测,正面,反面,应用案例-复合材料-MATRIX332正面检测正面反面,应用案例-复合材料-MATRIX3,31,反面检测,正面,反面,应用案例-复合材料-MATRIX333反面检测正面反面,应用案例-复合材料-MATRIX4,32,正面检测,正面,反面,应用案例-复合材料-MATRIX434正面检测正面反面,应用案例-复合材料-MATRIX4,33,反面检测,正面,反面,应用案例-复合材料-MATRIX435反面检测正面反面,应用案例-复合材料-MATRIX

11、5,34,正面,反面,只有近表面能够检测（2cm以内）,应用案例-复合材料-MATRIX536正面反面只有近表面能够,应用案例-复合材料-MATRIX6,35,只有近表面缺陷能够检测,应用案例-复合材料-MATRIX637只有近表面缺陷能够检测,应用案例-安检系统,36,应用案例-安检系统38,应用案例-安检系统,37,650 x 350 x 120 mm3 需要15 分钟检测完成,应用案例-安检系统39650 x 350 x 120 mm3,设备参数-发射头,设备参数-发射头,设备参数-系统参数,设备参数-系统参数,SynViewCompact,SynViewCompact,总结,太赫兹技术可以穿透聚乙烯（PE）、特氟纶、纸、聚甲基戊烯（PMP）、塑料泡沫、蜡、PVC、环氧玻璃纤维、苯乙烯、巧克力、某些陶瓷等；可以用于复合材料无损检测、涂层厚度测量、安检等领域；金属、碳纤维材料等传导材料无法检测；但可以测量传导材料表面状况。,总结太赫兹技术可以穿透聚乙烯（PE）、特氟纶、纸、聚甲基戊烯,问题讨论,讨论,问题讨论讨论,感谢聆听,感谢聆听,