当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

太赫兹光谱技术在复合材料无损检测中的应用研究

发布时间:2018-06-28 19:37

  本文选题:太赫兹时域光谱 + 太赫兹成像 ; 参考:《中国计量学院》2015年硕士论文


【摘要】:太赫兹(THz)辐射是指频率在0.1~10THz的电磁波(1THz=1012Hz),THz能级低(4.1Me V),且具有高信噪比、高分辨率等特征,被用于无损检测领域。复合材料是承压特种设备常用的非金属材料,其有效克服原材料不足的同时表面硬度及强度被降低,出现了多种金属材料中不常见的缺陷,且很难通过传统检测技术解决。THz光谱技术对复合材料分层、夹杂、机械损伤等都能有清晰表达。近年来,THz技术的研究逐渐增多,从更多方面尝试对太赫兹光谱进行分析,对成像技术进行应用是THz光谱技术未来的发展方向。本文针对目前在承压特种设备中常用的复合材料,结合检验检测标准和工程应用需求,基于太赫兹时域光谱系统、BWO连续太赫兹成像系统和调频连续太赫兹成像系统对聚乙烯管道材料、碳纤维缠绕复合材料、玻璃纤维缠绕复合材料进行研究,完成了18种不同材料及缺陷的测试,主要工作和研究点总结如下:(1)通过透射式THz-TDS获得聚乙烯管道样品中不同缺陷点的折射率和吸收系数。在有效波段内,不同测试点在折射率的变化规律,吸收峰的位置都存在差异;通过时域波形,无折射率计算样品中分层缺陷的厚度。实验结果可用于聚乙烯管道样品的缺陷检测并为太赫兹仪器校准提供参考。(2)应用太赫兹调频连续层析成像对Zmax=21mm厚的聚乙烯管道样品进行层析成像并将成像结果进行梯度增强处理以便人眼识别,结果表明不同纵深(2mm-7mm)的成像对不同缺陷的表达重点不同。其中?=1mm的金属夹杂、管道内壁机械损伤及表面损伤宽度,内部深度Zmax=3.2mm的埋藏缺陷都可清晰检测。最大强度成像和样品侧视图互为佐证,进一步确定样品中各类缺陷的形状、方位、连续情况等。(3)BWO连续成像技术被用于玻璃纤维复合材料,成像结果表明,透射式连续成像可以从背面对5mm厚的玻璃纤维表面300?C及以上的热损伤、冲击损伤、划伤缺陷、?=1mm孔洞缺陷等有完整成像,且排除玻璃纤维缠绕材料中环氧树脂的影响对缺陷的形状、位置、大小进行判断。(4)反射式THz-TDS成像被用于2mm厚的碳纤维复合材料,结果表明,碳纤维复合材料中孔洞缺陷的直径大小,划伤缺陷的深度分布,磨损缺陷的面积区域,热损伤的程度等都可直观体现,且成像数据结合图像可对样品的损伤史做出判断。文章最后对太赫兹光谱技术在复合材料无损检测方面的应用及有待进一步开展的工作进行了探讨。
[Abstract]:Terahertz (THz) radiation refers to the low THz energy level (4.1Me V) of the electromagnetic wave (1THzn 1012Hz) with a frequency of 0.1 ~ 10THz, and it has the characteristics of high signal-to-noise ratio (SNR) and high resolution, so it is used in the field of nondestructive testing. Composite material is a kind of nonmetallic material commonly used in special pressure equipment. It can effectively overcome the shortage of raw materials and decrease the surface hardness and strength, which leads to the unusual defects in many kinds of metal materials. It is difficult to solve the problem of lamination, inclusion, mechanical damage and so on. In recent years, the research of THz technology is increasing gradually, and the THz spectrum analysis is attempted from more aspects. The application of imaging technology is the development direction of THz spectroscopy technology in the future. This paper aims at the composite materials which are commonly used in the special pressure equipment at present, combined with the inspection standard and the engineering application demand, Based on terahertz time-domain spectroscopy (THz) system BWO continuous terahertz imaging system and frequency-modulated continuous terahertz imaging system, polyethylene pipe materials, carbon fiber wound composites and glass fiber wound composites were studied. The main work and research points are summarized as follows: (1) the refractive index and absorption coefficient of different defect points in polyethylene pipeline samples are obtained by transmission THz-TDS. In the effective band, the variation of refractive index and the position of absorption peak are different at different test points, and the thickness of delamination defects in samples is calculated by time-domain waveforms without refractive index. The experimental results can be used to detect the defects of polyethylene pipeline samples and provide a reference for the calibration of terahertz instrument. (2) the THz FM continuous tomography is used to image the polyethylene pipeline samples with the thickness of Zmaxx 21mm and the imaging results are incorporated into the imaging results. Gradient enhancement processing for human eye recognition, The results show that different depth (2mm-7mm) imaging has different emphasis on the expression of different defects. Metal inclusions of 1 mm, mechanical damage and surface damage width of the inner wall of the pipeline, and buried defects with a depth of 3. 2 mm in the inner depth of the pipe can be clearly detected. The maximum intensity imaging and the side view of the sample are mutually supporting each other to further determine the shape, orientation and continuity of various defects in the sample. (3) BWO continuous imaging technology has been used in glass fiber composites, and the imaging results show that, Transmissive continuous imaging can provide complete imaging of thermal damage, impact damage, scratch defect and 1 mm hole defect on the glass fiber surface of 5mm thick at or above 300C, etc. The shape, position and size of defects were determined by eliminating the influence of epoxy resin in glass fiber winding materials. (4) reflective THz-TDS imaging was used in 2mm thick carbon fiber composites. The diameter of the hole defect, the depth distribution of the scratch defect, the area of the wear defect and the degree of thermal damage in the carbon fiber composite can be reflected intuitively, and the damage history of the sample can be judged by the imaging data combined with the image. Finally, the application of terahertz spectroscopy in nondestructive testing of composite materials and the work to be further developed are discussed.
【学位授予单位】:中国计量学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB302.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴玉登;任广军;郝芸;姚建铨;;太赫兹波段纳米颗粒表面增强拉曼散射的研究[J];光谱学与光谱分析;2013年05期

2 江德军;王光琴;贾燕;李宁;逯美红;孙金海;沈京玲;;太赫兹波及其在毒品检测中的应用[J];北京石油化工学院学报;2006年04期

3 和挺;沈京玲;;太赫兹光谱技术在毒品检测中的应用研究[J];光谱学与光谱分析;2013年09期

4 张朝晖;吕洛冬;尹怡欣;上野佑子;Rakchanok Rungsawang;味户克裕;;基于太赫兹吸收波谱的氨基酸定量分析[J];分析科学学报;2007年06期

5 李小霞;邓琥;廖和涛;尚丽平;何俊;;室温下中药附子的太赫兹波谱分析[J];激光与红外;2013年11期

6 郭俊虎;;太赫兹成像技术在爆炸物检测中的应用[J];影像技术;2014年03期

7 戴厚梅;;空气中产生太赫兹波过程有关离化机制的理论模拟[J];武汉科技大学学报;2011年05期

8 马奇俊;王春生;杨雪莲;;太赫兹在食品中的应用前景展望[J];黑龙江科技信息;2010年01期

9 付秀华;郝国徽;杜勇;刘建军;洪治;;低温和室温下除虫脲和高效氯氟氰菊酯的太赫兹谱分析[J];光谱实验室;2013年03期

10 陈西良;陈欣;;抗氧化剂DLTP对聚乙烯太赫兹光谱学性质的影响[J];广东化工;2014年16期

相关会议论文 前10条

1 张存林;牧凯军;;太赫兹波谱与成像[A];第八届全国光学前沿问题讨论会论文集[C];2009年

2 张敏;权润爱;阮双琛;梁华伟;苏红;;连续太赫兹波在产品分布检测中的应用[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年

3 戴厚梅;刘劲松;;空气中产生太赫兹波过程的研究进展[A];第十三届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2011年

4 李喜来;徐军;曹付允;朱桂芳;侯洵;;太赫兹波军事应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

5 张存林;赵国忠;;太赫兹波的应用[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

6 张存林;赵国忠;沈京玲;张岩;;太赫兹波谱与成像[A];第七届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集[C];2007年

7 范文慧;;太赫兹波谱成像技术与应用[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年

8 赵国忠;梁卫华;张存林;杨国桢;;太赫兹波传播特性及成像研究[A];第七届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集[C];2007年

9 郭澜涛;牧凯军;左剑;张振伟;张存林;;爆炸物的太赫兹超宽带光谱研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

10 孟增睿;张伟斌;;太赫兹光谱探测技术在安全领域的研究进展[A];第二届全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 袁志勇;张岩:借太赫兹波“穿墙透视”[N];科技日报;2013年

2 本报记者 江世亮 邱德青 实习生 王禹;太赫兹:又一场“前沿革命”[N];文汇报;2006年

3 记者 任海军;有设备会“透视”可“分辨”爆炸物[N];新华每日电讯;2010年

4 常丽君;太赫兹脉冲可提高砷化镓电子密度[N];科技日报;2011年

5 本报记者  缪琴;神奇“太赫兹”改变你生活[N];成都日报;2006年

6 常丽君;科学家开发出石墨烯太赫兹设备样机[N];科技日报;2012年

7 ;英“远程透视眼”能看穿衣服,但不看“隐私”[N];新华每日电讯;2008年

8 实习记者 唐焘逸;反暴恐利器:国内首台太赫兹安检仪发布[N];中国航空报;2014年

9 刘霞;集成太赫兹收发器在美问世[N];科技日报;2010年

10 本报记者 侯铁中;太赫兹研究的中国高度[N];科技日报;2014年



本文编号:2079116

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2079116.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户a4b55***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com