[摘 要] 系统地介绍了微波无损检测的原理和微波无损检测技术在工程中的应用，指出了目前微波无损检测技术在应用中存在的问题，给出了今后研究工作的方向。 [关键字] 微波无损检测；复合材料；层间脱粘；裂纹裂缝缺陷；气孔缺陷。 Abstract: The principle and engineering uses of the microwave nondestracture testing广东茂名监狱惊天黑幕 technique are represented systematically in the paper.The problem of the microwave nondestracture testing technique is discussed.A future research work direction is given.
Key words: microwave nondescarlett蕙珈stracture testing; compound material; coming unglued between medium; cracks on metal surface; air bubbles in material.
1.引言
微波无损检测技术是随着微波测量技术的发展和对非金属复合材料的检测要求而产生的。自60年代以来，随着非金属复合材料在工程中的广泛应用，传统的利用超声波、红外线、激光和X射线来检测这些复合材料中的裂纹、裂缝、气孔、粘扣等缺陷时遇到困难。其主要原因是: 超声波在复合材料中衰减很大，光波不能穿透不透明的复合材料; X 射线检测平面缺陷时，由于射线的能量变化很小，导致底片对比度低，这在检测分层媒质的脱粘，层与层的错动时受到限制。而微波对非金属复合材料具有较好的穿透性，适合于作为检测复合材料的射线。另一方面，微波网络分析仪的可测频率越来越高，不仅可测反射波和散射波的振幅，而且可测波的相位变化。这使微波测量在非金属复合材料的质量检测中得到广泛应用。并且在其它领域，如压力容器表面的裂纹和裂缝，石油管道中的裂纹、裂缝和阻塞的检测中得到广泛应用。
美国军方于60 年代首先将微波无损检测技术用于检测大型固体火箭发动机内固体推进剂深处的气孔缺陷，检测发动机烧蚀喷管内衬的脱粘，和检测航天飞机的绝热陶瓷的质量。以后逐步应用于检测一些非金属复合材料薄片和薄膜的厚度，检测塑料、陶瓷、树脂、玻璃、橡胶等材料中的缺陷和材料的质量。据报道，频率为35GHz的微波照射到被测样品上，应用反射法波测量塑料薄片的厚度， 其精度可达0.125mm。将频率为9.6GHz 微波对
含有缺陷的环氧树脂样品扫描，应用散射波法可探测到f1.02mm—f5.8mm的空气气泡。利用微波穿透法通过对微波能量变化的检测，可测得材料密度为0.02mg / cm3的变化。我国也是军方于1969 年开始将微波无损检测技术用于检测火箭发动机的脱粘和玻璃钢壳体的质量问题，检测雷达罩的厚度，以后各大油田将该技术用于检测玻璃钢抽油杆中的缺陷，化工领域将该技术用于检测环氧树脂的固化度，检测压力容器表面的裂缝和裂纹。目前，微波无损检测技术又用于检测桥梁和大型建筑混凝土的质量和解决一些新领域中的检测问题。
2.微波检测技术原理及特点
2.1 微波检测原理
微波是指波长范围在1mm——100mm的电磁波。微波属于电磁波，由于其频率很高，所以不少人们也叫微波为高频电磁波。微波的波段夹在超短波与红外线的波段之间，它也属于无线电波中波长最小的波段，频谱范围是300MHz至3000GHz。微波可以分为三个波段:首先第一波段是分米波、其次是厘米波、接着是毫米波。微波的本质都为电磁波，所以被广泛应用于工业，医学，科学等领域。为了避免它们之间的相互影响与干扰，将波段划分为
如下波段。
表1
频率范围/MHz | 波段 | 中心波长/mm | 常用主频率/MHz | 波长/mm |
890~940 | L | 330 | 915±25 | 328 |
2400~2500 | S | 122 | 2450±50 | 122 |
5725~5875 | C | 52 | 5820±55 | 52 |
22000~22250 | K | 14 | 22125±125 | 半耕半读14 |
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定滑轮和动滑轮
微波无损检测技术是将在330MHz ~ 3300GHz中某段频率的电磁波照射到被测物体上，通过分析反射波和透射波的振幅和相位的变化，波的模式的变化，通过对散射波的分析，从而了解被测样品中的裂纹、裂缝、气孔等缺陷，分层媒质的脱粘，夹杂等的位置和尺寸， 复合材料内部密度的不均匀程度的技术。
2.2 微波检测技术的特点
①其波长范围是从1.0mm——1.0m，所以可供不同领域的工作选用，因此我们可以用不同频率来测被测物体；
②在烟雾灰尘水汽化学以及高低温的环境下对所检测的信号传播的影响特小；
平凡中的发现
③这种微波检测技术所需要的时间周期短，反应灵敏；
④这种检测方法测量的信号是电信号，不需要进行非电量的转换，从而缩短了传感器与处理器间的接口所需要的时间；
⑤微波对人体没有比较明显辐射危害，也没有对公众有损健康的问题。
2.3 微波检测技术的缺点
①利用这种检测方法在进行参数检测时，易受温度、气压、取样位置的影响，需要考虑补偿措施；
②微波检测仪表的零点漂移和标定问题没有给予很好的解决。
图1
3.微波检测主要方法
3.1 微波穿透法
微波穿透法检测系统又称传输检测系统，具体如上图所示。
在上图中的等幅连续波是微波信号源产生的扫频波和脉冲调制波。当被测材料对微波有吸收时，比如含有水分，透射波随传输距离增大而衰减。在实验开始时，为了避免过载而损坏系统中的指示器，首当其冲要把它的灵敏度设置为最小值。如果系统阻抗不均匀，可采用阻抗过渡办法得到匹配。从幅度、相位的变化信息中我们可以提取有效信息来反映材料内部状况，继而我们就可进行材料物理和化学变化的测定。
从接收喇叭探头上获得的微波信号，我们可以直接和微波信号源的信号比较它们两者幅度与相位。在此参考信号取，则接收信号 （1）
（2）
在以上两式中, 为正交分量有时也称90º相移分量；而为同相分量。
微波穿透法又称传输法，大体可分为三种，分别为：点频连续波法、扫频连续波法与脉冲调制法。
a.点频连续波穿透法
微波发生器的频率是非常稳定的，而且也是是窄带的；或者是所要求的频带宽度内材料性质随频率改变非常小，从而对频率并非特别敏感。点频连续波传输的两种分量同相和90º相移都能检测，并且相互干扰很小。
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