[发明专利]一种多层介质材料内部缺陷的检测装置及其方法

说明书

本发明提供一种多层介质材料内部缺陷的检测装置，包括在时间t_s内发射频率在9.375GHz～13.75GHz之间变化的连续调频的低频信号的信号发生器、以及用于将所述低频信号通过n次倍频链路以获得在时间t_s内发射频率在9.375nGHz～13.75nGHz之间变化的连续调频的太赫兹高频信号的太赫兹倍频链路器，其中n为大于或等于8的整数。本发明提供的一种多层介质材料内部缺陷的检测装置及其方法，可检测的材料更广泛、自由选择性强、适用范围广、实用性强，可降低检测成本。

技术领域

本发明涉及多层介质材料构件质量控制领域，尤其涉及一种多层介质材料内部缺陷的检测装置及其方法。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的多层介质材料被应用于航空航天、高压电力输运等关乎国家安全和民生的大工程中。该类材料的质量关乎整套大系统的可靠运行，但是，由于制造工艺的原因，这类多层介质材料内部往往会存在整体脱粘或局部脱粘，有的甚至会形成气缝，完全分离，例如航天发动机桶段等；有的由于材质不均匀会出现冗余应力，例如风力叶片；有的会存在异物，使得材料电绝缘性变差，造成击穿，例如特高压变电绝缘包裹层。从而影响了材料的整体性能并造成巨大安全隐患，特别是对于可靠性要求高，长存储使用周期的大型装备和系统，这种缺陷对系统整体可靠性评估十分关键，并且迄今为止，没有针对大型多层介质材料整体性脱粘评估的高效装备和方法。

对于多层介质材料内部的缺陷检测，特别是航空航天等关键领域，现行的X射线技术对于薄层状介质材料对比度差，对于较厚的多层介质结构可以有效检出，但是由于检测速度慢，无法做到区域全覆盖，对使用人员存在一定程度的辐射伤害，设备笨重，不适合户外便携检测；热波技术不适用于绝热介质材料；超声扫描成像技术对于许多缠绕纤维成型结构和材料无能为力。

近年来发展的三维太赫兹成像技术有飞行时间成像、计算机辅助层析成像、衍射层析成像、菲涅耳透镜成像、全息成像等方法。飞行时间成像可以给出物体表面形貌或不同层面的三维结构，但它无法显示物体内部非层状的结构分布。计算机辅助层析成像中，太赫兹波焦点的直径需要小于层析成像所要求的空间分辨率，而其焦深需要大于被成像物体的尺寸。衍射层析成像中，低频区域的像的空间频率较低，而在高频区成像使用的太赫兹波信噪比较低，所以在低频区和高频区都存在质量较差的问题。菲涅耳透镜三维成像的横向分辨率受成像系统的衍射限制，纵向分辨率受载波的光谱分辨率的限制；另外，待测物体的两个物平面的间距大于成像系统的景深，才能使得各自的像不发生互相干扰，因此，成像质量也受成像系统的景深的影响。三维全息术不能对很复杂的目标成像，也不能提取物体的光谱信息，在任何情况下它都不能提供重建目标的准确的折射率数据。

发明内容

本发明的目的在于以在不损坏多层介质材料的情况下对其内部缺陷进行检测，提供一种实用性强、适用性范围广的多层介质材料内部缺陷的检测装置及其方法。

本发明提供的一种多层介质材料内部缺陷的检测装置，包括在时间t_s内发射频率在9.375GHz～13.75GHz之间变化的连续调频的低频信号的信号发生器、以及用于将所述低频信号通过n次倍频链路以获得在时间t_s内发射频率在9.375nGHz～13.75nGHz之间变化的连续调频的太赫兹高频信号的太赫兹倍频链路器，其中n为大于或等于8的整数。

作为一种优选方案，还包括锯齿波电源；所述锯齿波电源与所述信号发生器连接，用于输出连续的锯齿波电压信号以驱动所述信号发生器输出所述低频信号；所述太赫兹倍频链路器与所述信号发生器连接，用于将所述信号发生器发射的所述低频信号进行n次倍频形成所述太赫兹高频信号。

作为一种优选方案，还包括第一抛物面镜和第二抛物面镜，所述第一抛物面镜和所述第二抛物面镜分别位于所述太赫兹倍频链路器与一待测样品之间、且相对设置，所述第一抛物面镜用于反射所述太赫兹倍频链路器发射的所述太赫兹高频信号并经过所述第二抛物面镜会聚聚焦至所述待测样品上，聚焦后的所述太赫兹高频信号在所述待测样品表面及内部发生反射。