編號(hào)：NMJS08344
篇名：基于THz-TDS的陶瓷纖維復(fù)合材料缺陷檢測(cè)分析
作者：潘釗 李宗亮 張振偉 溫銀堂 張朋楊
關(guān)鍵詞： 陶瓷纖維復(fù)合材料 太赫茲時(shí)域光譜 反卷積濾波 太赫茲層析成像 雙邊濾波
機(jī)構(gòu)： 燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院河北省測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 首都師范大學(xué)物理系太赫茲光電子學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要： 新型陶瓷纖維復(fù)合材料由短切氧化硅纖維及其膠合物經(jīng)高溫?zé)Y(jié)得到的一種輕質(zhì)多孔材料,材料微觀結(jié)構(gòu)特性直接影響著宏觀結(jié)構(gòu)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(fù)合材料以其耐高溫、低密度、高比強(qiáng)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(yīng)用,但該類材料可能因?yàn)橹谱骱脱b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(fù)合材料結(jié)構(gòu)與應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性使得常規(guī)的無損檢測(cè)手段效果不佳,而太赫茲(THz)技術(shù)作為一種新興的無損檢測(cè)技術(shù),在該類材料的無損檢測(cè)具有很大的潛力,可與常規(guī)檢測(cè)技術(shù)形成互補(bǔ)。針對(duì)陶瓷纖維復(fù)合材料構(gòu)件粘接層缺陷檢測(cè)問題,研究了太赫茲時(shí)域信號(hào)和太赫茲層析成像方式對(duì)缺陷定位方法�；谔掌潟r(shí)域光譜(THz-TDS)無損檢測(cè)技術(shù)獲取和對(duì)比試樣中有粘接層缺陷和粘接層完好位置的時(shí)域波形的波形峰值和相位差異,并經(jīng)過反卷積濾波技術(shù)對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行處理,定性分析時(shí)域波形與粘接層缺陷特性的關(guān)系,宏觀判斷缺陷存在;通過對(duì)太赫茲波段陶瓷纖維復(fù)合材料光學(xué)參數(shù)提取測(cè)定太赫茲波段的平均折射率為1.028,進(jìn)而分析粘接層缺陷的深度和厚度分別為18.4和0.28mm,與預(yù)置缺陷真實(shí)深度和厚度相比準(zhǔn)確度分別為92%和90%。但由于通過時(shí)域信號(hào)提取的平均折射率會(huì)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(jìn)一步估計(jì)缺陷的位置,分析了太赫茲層析成像噪聲來源以及對(duì)成像質(zhì)量的影響并采用了雙邊濾波對(duì)層析成像降噪濾波,基于太赫茲層析成像技術(shù)建立了位置評(píng)估模型,獲取了粘接層缺陷的厚度為0.26mm,較預(yù)置缺陷厚度的準(zhǔn)確度為96%,有效地完善了太赫茲檢測(cè)技術(shù)對(duì)缺陷定位的形式,實(shí)現(xiàn)了陶瓷纖維復(fù)合材料構(gòu)件的粘接層缺陷的高精度定位表征。
