[发明专利]基于CSRR电磁结构进行金属表面焊接裂纹的无损检测方法

权利要求书

1.基于CSRR电磁结构进行金属表面焊接裂纹的无损检测方法，其特征在于：该无损检测法主要利用CSRR电磁结构对金属表面焊接裂纹的敏感性，实现对金属表面焊接裂纹的无损检测；包括如下步骤：

步骤1：根据金属表面焊接裂纹检测精度要求，选择双面覆铜的微波PCB板材，依据选定板材的介电参数，在三维电磁仿真软件HFSS中进行CSRR电磁结构设计；

在CSRR电磁结构设计过程中，首先，利用三维电磁仿真软件HFSS依据选定PCB板材的介电参数和板材厚度，在PCB板材的上表面设计特征阻抗为50欧姆的微带线；接着，在PCB板材的表面的中心位置，利用三维电磁仿真软件HFSS设计出满足检测指标要求的CSRR电磁结构，该CSRR电磁结构为两个嵌套的开口谐振环结构；PCB板材两端位于微带线的两侧为SMA连接头；

步骤2：将带有裂纹的金属平板代替焊接件，放置在设计好的CSRR电磁结构的正上方；首先，设置金属平板中不存在裂纹，表示焊接件焊接效果良好，通过仿真得出CSRR电磁结构的谐振频率f₁；接着，调整金属平板裂纹的宽度为1mm，在三维电磁仿真软件上观察CSRR电磁结构谐振峰的位置，如果其谐振频率f₂小于f₁，并且频偏明显，表明CSRR电磁结构的设计达到要求，能够检测到焊缝中的裂缝；

步骤3：根据步骤2设计的CSRR电磁结构，生成版图，联系相关电路制作厂商，进行CSRR电磁结构电路板的制作；

步骤4：将加工好CSRR电磁结构的接地共面波导结构连接上SMA连接头，然后，将矢量网络分析仪的A端口和B端口分别与CSRR电磁结构电路板的输入端和输出端的SMA接头连接；最后，将CSRR电磁结构平行并靠近待测焊缝位置，距离保持在1mm以内；

步骤5：待所有电路连接无误之后，设置矢量网络分析仪的测试频率范围为0-14GHz，矢量网络分析仪的A端口通过同轴线连接CSRR电磁结构的SMA连接头，为CSRR电磁结构提供激励电磁信号，激励电磁信号经过CSRR电磁结构，最后带有检测信息的电磁信号通过CSRR电磁结构的SMA连接头，经同轴线连接到矢量网络分析仪的B端口；进入B端口的电磁信号，经过矢量网络分析仪的信号处理，在矢量网络分析仪的显示窗口上显示出CSRR电磁结构谐振峰的频偏信息，根据频偏信息能够判断焊缝中是否存在裂纹，当CSRR电磁结构检测到焊缝中存在裂纹时，CSRR电磁结构的谐振频率会发生明显偏移；在整个检测过程中，由于CSRR电磁结构和待测焊件没有接触，因此不会对待测焊件引入新的缺陷，从而达到无损检测的目的。