[发明专利]一种基于微带谐振器的金属裂纹检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于微带谐振器的金属裂纹检测装置，其特征在于，所述装置从下至上依次包括：

印刷地平面、介质基板以及微带线；

其中，所述微带线呈多个梯阶状分布，每一阶梯对应的水平面处对应设置一个开口谐振环；所有开口谐振环设置于所述微带线的同一侧；每一阶梯的水平段长度不同，并且与开口谐振环的检测频率相对应；

所述开口谐振环包括内环以及外环，所述内环以及所述外环均采用正方形结构，内环的开口方向与外环的开口方向相反；不同开口谐振环对应的谐振频率不同。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开口谐振环等效为LC谐振电路；开口谐振环的环周长决定等效电感值；开口谐振环的开口间隙决定等效电容值；开口谐振环对应的谐振频率通过以下方法确定：

式中，f为所述谐振频率；L为所述等效电感值；C为所述等效电容值。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微带线的末端处于开路状态。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微带线每一阶梯的水平长度通过以下方法确定：

N个开口谐振环对应了从低到高的N个谐振频率F1、F2、F3···FN，相应的波长为λ1、λ2、λ3···λn；所述微带线的阶梯数量也为N阶，假设微带线开路侧的水平段为第一阶梯，端口侧的水平段为第N阶梯，且每一阶梯对应的垂直段高度为H1、H2、H3···HN；其中高度H的取值与所述开口谐振环的边长相等，那么每一阶梯的水平段长度L即可表示为：

L1＝λn/2-H1/2

L2＝(λn-1/2-H1/2-H2/2)+(λn-1/2-L1-H1/2)

L3＝(λn-2/2-H2/2-H3/2)+(λn-2-L1-L2-H1-H2/2)

LN＝-Hn/2+(λn/2)*N-(L1+L2+...+LN-1)-(H1+H2+...HN-2+HN-1)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述印刷地平面仅存在于所述微带线没有放置所述开口谐振环的一侧。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微带线的每一阶梯的水平段长度对应特定频率的电流驻波波腹。

7.一种基于微带谐振器的金属裂纹检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至6中任意一项所述基于微带谐振器的金属裂纹检测装置，所述金属裂纹检测装置包括印刷地平面、介质基板、微带线以及多个开口谐振环；所述方法包括：

将所述金属裂纹检测装置固定于待检测金属表面上方；

将检测到的回波损耗与参照回波损耗进行对比，分析所述待检测金属的裂纹情况，所述参照回波损耗为所述待检测无裂纹情况下，检测得到的回波损耗。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将检测到的回波损耗与参照回波损耗进行对比，分析所述待检测金属的裂纹情况，包括：

如果所述回波损耗与所述参照回波损耗对比后，出现缺失的谐振频率，则确定所述缺失的谐振频率对应的开口谐振环所在的位置出现裂纹。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将检测到的回波损耗与参照回波损耗进行对比，分析所述待检测金属的裂纹情况，包括：

如果所述回波损耗与所述参照回波损耗对比后，第一谐振频率与第一参照谐振频率位置发生偏移，并且第二谐振频率与第二参照谐振频率位置发生偏移，则确定第一区域与第二区域之间出现裂纹；所述第一谐振频率与所述第一参照谐振频率对应；所述第二谐振频率与所述第二参照谐振频率对应；所述第一谐振频率与所述第二谐振频率为相邻的谐振频率；所述第一区域为所述第一参照谐振频率对应的开口谐振环所在的位置；所述第二区域为所述第二参照谐振频率对应的开口谐振环所在的位置。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，确定裂纹所在区域后，将所述金属裂纹检测装置在所述裂纹所在区域内逐列扫描，直至确定裂纹具体位置。