开口环谐振器加载的波导型微波表面检测探头

发布时间：2017-12-11 00:32

  本文关键词：开口环谐振器加载的波导型微波表面检测探头

  更多相关文章： 波导 开口环谐振器 微波无损检测 裂缝

【摘要】：在航空航天领域,重要的金属构件常常暴露于恶劣的环境中,这些恶劣的环境导致部件的完整性受到金属疲劳或腐蚀的威胁,如果不及时发现并修复,可能会酿成巨大的事故。这些微小的结构缺陷常隐藏在表面涂层下,肉眼和传统的检测手段往往对其束手无策。微波无损检测技术具有很强的穿透性,对微小、甚至是隐藏在涂层下的缺陷能够实现快速、可靠地检测。本文介绍了开口环谐振器(Split ring Resonator,SRR)加载的波导型微波表面检测探头。该探头工作在Ku波段,由矩形波导(WR62)加载SRR组成,用于检测金属表面甚至是隐藏在油漆等绝缘介质下面的裂纹。加载SRR具有提高检测分辨率的作用,这是因为SRR具有亚波长结构,能够在很小的区域内聚集很高的电磁能量。本文首先研究了SRR的谐振原理,并利用MATLAB和HFSS协同仿真,分析SRR的谐振特性和各参数对其谐振频率的影响,得到实现SRR最小化的方法。然后分析了一个SRR加载的波导型微波表面检测探头的检测原理,搭建测试平台,实现对样品表面自动扫描检测,并利用矢量网络分析仪采集和导出数据,通过检测探头的S参数和谐振频率,得到谐振频率与裂缝尺寸之间的关系,实现对金属表面裂缝的定量检测和非金属表面裂缝的定性检测。最后对SRR加载的波导型微波表面检测探头做了两方面的改进:为了提高探头的分辨率,设计了基于最小化的SRR的波导探头;为了解决探头与被测样品表面间距对检测效果影响很大且难以控制的问题,本文还设计了可以直接与被测样品表面接触的探头。本文研究的实现SRR最小化的方法对SRR的应用具有参考价值。本文研究的提高探头表面检测分辨率的方法、解决探头与被测样品表面间距对检测效果影响很大的方法,这些结果在微波无损表面检测技术领域中具有潜在的应用价值。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V267

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本文编号：1276523