[发明专利]一种过孔开口环谐振器加载的金属表面缺陷检测波导探头

说明书

技术领域：

本发明涉及一种金属表面缺陷检测波导探头，特别涉及一种过孔开口环谐振器(VSRR)加载的金属表面缺陷检测波导探头，属于无损检测技术领域，具体属于金属表面缺陷检测技术领域。

背景技术：

飞机、飞船等飞行器的外部金属构件(如机身、机翼等)通常工作在极为恶劣的环境下。其外表面的完整性常常受到金属疲劳或者表面锈蚀等因素的威胁。这些微小的结构缺陷往往会酿成巨大的航空航天事故。然而传统的光学、超声波等检测手段却对这些隐藏在金属表面涂覆层之下的危险诱因束手无策。与此相比，微波近场检测技术却具有可穿透表面涂层、灵密度高等优势，完全可以胜任金属部件的表面缺陷检测。利用不加载开口环谐振器的矩形波导只能检测到宽度为0.672倍波长的窄缝。

发明内容:

本发明的目的是为解决现有无损检测技术无法检测涂覆层之下的金属表面缺陷的问题，提出一种VSRR加载的金属表面缺陷检测波导探头。

本发明的思想是根据金属表面缺陷会引起VSRR谐振频率的变化的特性，利用矢量网络分析仪测量反射系数，得到探头扫描不同金属表面时谐振频率的变化，从而检测出金属表面缺陷。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种VSRR加载的金属表面缺陷检测波导探头，包括一个矩形波导，波导前端为波导口和法兰，其特征在于，还包括一块带VSRR的介质板，介质板固定在法兰上；其与法兰接触的区域镀有一层导电性能良好的金属。

所述VSRR结构由两个并列的、穿过介质板的、开口方向相反的金属开口环组成。

所述金属开口环由两条穿过介质板的金属化过孔、一条与矩形波导窄边平行的长金属条、两条与矩形波导窄边平行的短金属条连接而成，两条短金属条之间形成一个缺口。

所述介质板与法兰固定连接后，VSRR结构位于介质板上与波导口相对应的区域范围内，以使沿波导口发出的磁场分量能够作为VSRR的激励场，激励VSRR产生谐振。

所述VSRR结构由印刷电路板工艺实现。

实现原理

所述矩形波导的作用是定向传输电磁波；在波导口，垂直于VSRR环面的磁场分量作为VSRR的激励场，激励VSRR产生谐振；在谐振时，VSRR增强了探头底部VSRR小开口附近的磁场并随之建立一个微小的震源区域，这个震源区域略大于VSRR的缺口；当探头遇到与波导口宽边平行的缺陷时，低于金属表面的低洼处有一部分的等效电流，使得被测金属表面的等效电流环发生扭曲，这将引起通过VSRR的磁通量产生明显变化，从而引起VSRR的谐振频率的变化，VSRR的谐振频率可以利用矢量网络分析仪测量反射系数得到。该机理使得VSRR大大地增强了探头检测的灵敏度和分辨率。

有益效果

对比现有金属表面无损缺陷检测技术，本发明波导探头具有结构简单、使用快速方便、不损坏被检测物体、能够检测隐藏在涂层下的金属表面缺陷、灵敏度高、空间分辨率高等优点。

附图说明

图1是本发明实施例一种VSRR加载的金属表面缺陷检测波导探头结构示意图；

图2是本发明实施例过孔开口环谐振器(VSRR)结构示意图；

图3是本发明实施例介质板结构示意图；

图4是本发明实施例探头检测金属表面结构示意图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案、优点更加清晰，下面将结合附图对本发明做进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示为一种VSRR加载的金属表面缺陷检测波导探头，包括：

一个矩形波导，一块带VSRR的介质板；在矩形波导上，平行矩形波导口延伸出的一块金属叫做法兰，法兰是矩形波导的一部分；所述介质板与法兰固定连接；如图3所示，在介质板上，与波导法兰接触的区域，镀上一层导电性能良好的金属，如铜。如图2所示，所述VSRR由两个并列的、穿过介质板的、开口方向相反的矩形金属开口环组成；金属开口环由两条穿过介质板的金属化过孔、一条与矩形波导窄边平行的长金属条、两条与矩形波导窄边平行的短金属条连接而成，两条短金属条形成一个缺口；所述VSRR的结构和形状可以依据其实现原理以及波导形状做调整或重新设计，可以是矩形开口环、圆形开口环等形状。