編號：NMJS08344
篇名：基于THz-TDS的陶瓷纖維復合材料缺陷檢測分析
作者：潘釗 李宗亮 張振偉 溫銀堂 張朋楊
關鍵詞： 陶瓷纖維復合材料 太赫茲時域光譜 反卷積濾波 太赫茲層析成像 雙邊濾波
機構： 燕山大學電氣工程學院河北省測試計量技術及儀器重點實驗室 首都師范大學物理系太赫茲光電子學教育部重點實驗室
摘要： 新型陶瓷纖維復合材料由短切氧化硅纖維及其膠合物經(jīng)高溫燒結得到的一種輕質(zhì)多孔材料,材料微觀結構特性直接影響著宏觀結構特性和功能特性,。該類材料的孔隙度分布在84%~95%之間,微觀孔徑主要集中在100μm范圍內(nèi),偶爾有少量納米孔,。陶瓷纖維復合材料以其耐高溫、低密度,、高比強和抗燒蝕等優(yōu)異性能在超高聲速飛行器外層隔熱部件得到應用,但該類材料可能因為制作和裝配的工藝水平等因素出現(xiàn)夾雜,、孔洞甚至大面積脫粘等現(xiàn)象,。由于陶瓷纖維復合材料結構與應用場景的特殊性使得常規(guī)的無損檢測手段效果不佳,而太赫茲(THz)技術作為一種新興的無損檢測技術,在該類材料的無損檢測具有很大的潛力,可與常規(guī)檢測技術形成互補。針對陶瓷纖維復合材料構件粘接層缺陷檢測問題,研究了太赫茲時域信號和太赫茲層析成像方式對缺陷定位方法,�,；谔掌潟r域光譜(THz-TDS)無損檢測技術獲取和對比試樣中有粘接層缺陷和粘接層完好位置的時域波形的波形峰值和相位差異,并經(jīng)過反卷積濾波技術對時域波形進行處理,定性分析時域波形與粘接層缺陷特性的關系,宏觀判斷缺陷存在;通過對太赫茲波段陶瓷纖維復合材料光學參數(shù)提取測定太赫茲波段的平均折射率為1.028,進而分析粘接層缺陷的深度和厚度分別為18.4和0.28mm,與預置缺陷真實深度和厚度相比準確度分別為92%和90%。但由于通過時域信號提取的平均折射率會給粘接層缺陷位置分析造成誤差,因此以太赫茲層析成像方式進一步估計缺陷的位置,分析了太赫茲層析成像噪聲來源以及對成像質(zhì)量的影響并采用了雙邊濾波對層析成像降噪濾波,基于太赫茲層析成像技術建立了位置評估模型,獲取了粘接層缺陷的厚度為0.26mm,較預置缺陷厚度的準確度為96%,有效地完善了太赫茲檢測技術對缺陷定位的形式,實現(xiàn)了陶瓷纖維復合材料構件的粘接層缺陷的高精度定位表征,。
