復合材料與液體組份的微波檢測技術研究.pdf

1、復合材料發(fā)揮了其組成材料的優(yōu)點，克服了單一材料的不足，使其具有高比強度、高比剛度、耐腐蝕和抗疲勞等優(yōu)良的性能，已成為當代一種新型的具有極大生命力的工程材料。但復合材料在制造過程不可避免的存在一些裂紋、氣孔和界面分層等缺陷直接影響其質量，為此復合材料缺陷檢測技術一直是人們關注的焦點，是評定復合材料缺陷的重要依據(jù)，其中常見的超聲波檢測技術和射線檢測技術對于復合材料的無損檢測存在衰減大、輻射危害大等缺點。因此，本文針對復合材料內部缺陷運用學科

2、交叉知識進行了穿透性能好、輻射危害小的微波檢測技術研究。
　　 液體組分是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品和中間體的一個重要監(jiān)測參數(shù)，對該參數(shù)的檢測，通常采用定期抽樣檢測法，但該法對于長距離輸送和大容積存儲都存在局限性和安全隱患。而本文提出了一種實時在線長期檢測的微波檢測新技術，該法可以有效實現(xiàn)混合液體各個組分的實時在線檢測。
　　 本文根據(jù)微波的傳輸特性，提出采用微波技術檢測復合材料內部缺陷和混合液體組分的新方法。微波技術對復合材料無損

3、檢測不需要耦合劑，方法簡單，對檢測人員危害小;對混合液體可以實時在線長期檢測，對于輸送管道和大容積儲罐可以實時監(jiān)控。微波檢測技術拓寬了無損檢測技術領域，也提出了一種混合液體組分新的檢測技術。
　　 本文主要進行了微波檢測技術的機理研究和微波檢測技術的實驗研究。基于微波傳輸特性和微波傳輸介質的研究，得到微波檢測技術的檢測機理。在此基礎之上，搭建了復合材料微波無損檢測和混合液體組分微波檢測試驗平臺，篩選出缺陷和組分的微波特征信號，并

4、對兩種微波特征信號進行數(shù)據(jù)分析和規(guī)律總結，得到如下結論:
　　 (1)利用復合材料微波無損檢測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)復合材料內部缺陷（裂紋缺陷和氣孔缺陷）的定位，微波特征信號為回波損耗，在檢測頻率下，當微波波導探頭遇到缺陷時，微波特征信號會發(fā)生突變，通過與參考件微波特征信號的比對，可以快速確定缺陷位置;
　　 (2)通過微波特征信號回波損耗的測量，可以檢測復合材料內部裂紋缺陷的寬度和氣孔缺陷的直徑，對缺陷的尺寸進行評估;

5、　　 (3)復合材料內部缺陷的微波特征信號（回波損耗值）與復合材料非金屬基的材料有關，不同非金屬基由于材料的不同，其介電常數(shù)也不同，介電常數(shù)對微波的傳輸有很大的影響，回波損耗絕對值隨非金屬基材的介電常數(shù)值的增大而增大;
　　 (4)利用混合液體組分微波檢測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)混合液體組分的實時在線長期監(jiān)測，微波特征信號為駐波比(swr)，在檢測頻率下，當微波測液探頭接觸到混合液體表面時，可以快速確定液體各個組分的含量值;
　　

6、 (5)通過提高微波信號的頻率值，可以提高檢測的精度，微波頻率的提高，使微波特征信號(駐波比swr)對組分的變化更加敏感;
　　 (6)由于混合液體各組分的介電常數(shù)不同，通過這一參數(shù)的差異可以利用微波快速檢測其組分，各個組分間介電常數(shù)的差值越大檢測精度越高，本文實驗用液體的介電常數(shù)最小差為4.4，其檢測精度為10％;最大差值為58.4，其檢測精度為5％。
　　 經(jīng)本文研究表明:微波檢測技術可以用于復合材料內部缺陷的檢測