太赫兹无损检测的进展_张雯VIP免费

第29卷第7期2008年7月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentVol129No17Ju.l2008收稿日期:2007-06ReceivedDate:2007-06*基金项目:国家自然科学基金(50777002)资助项目太赫兹无损检测的进展*张雯,雷银照(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191)摘要:随着太赫兹辐射源、探测器以及系统技术的进步,基于太赫兹光谱与成像技术的无损检测成为可能。由于太赫兹辐射在大多数介电物质中都是透明的,太赫兹无损检测技术对于检验非导电材料中的隐藏缺陷具有巨大的潜力。这项新技术可以作为现有检验技术的有力补充,并有可能在某些场合发挥不可替代的作用。本文阐述了太赫兹辐射在无损检测领域的应用,概述了太赫兹无损检测的基本原理、特点,介绍了太赫兹无损检测应用研究和理论研究的最新进展。关键词:无损检测;太赫兹;进展中图分类号:TG115.28文献标识码:A国家标准学科分类代码:430125ProgressinterahertznondestructivetestingZhangWen,LeiYinzhao(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191,China)Abstract:Withrecentdevelopmentsofterahertzsource,detectorandsystemtechnology,nondestructivetesting(NDT)basedonterahertzspectroscopyandimagingtechniquehasbecomepossible.Becauseterahertzradiationistransparentformostdielectricmaterials,terahertzNDThassignificantpotentialininspectingnonconductivematerialsforhiddenflaws.Thisemergingtechnologycanbeusedasapowerfulcomplementforcurrentinspectiontechnolo-gies,andmayplayanirreplaceableroleinsomecases.ThispaperreviewstheapplicationofterahertzradiationinNDT.ThebasicprincipleandcharacteristicsofterahertzNDTaresummarized,andthelatestadvancementsinap-pliedandtheoreticalresearchesaboutterahertzNDTarepresented.Keywords:nondestructivetesting;terahertz;progress1引言太赫兹(terahertz,THz)波,又称T射线(T-rays),是指频率在0.1~10THz(1THz=1012Hz,对应真空中波长为3000~30Lm,也有认为是频率从0.3~3THz)范围内的电磁波,传统上也被称为亚毫米波或者远红外线[1]。它在电磁波谱中位于微波与红外辐射之间。长期以来因波源等问题未能解决,太赫兹频段的电磁波没有得到充分研究,因此成为人类目前尚未完全开发的电磁波谱/空隙区0。自20世纪80年代中期以来,太赫兹辐射的研究取得了重要进展。由于它表现出一系列优良特性,因而具有十分重要的学术与应用价值,被国际科技界公认为有待开拓并将对世界产生巨大影响的新频谱[2]。利用太赫兹波对大部分干燥、非金属、非极性材料(如泡沫、陶瓷、玻璃、树脂、涂料、橡胶和复合物等)较好的穿透能力[3],并结合各种成像技术,就可以对材料中的缺陷进行检测。无损检测正在成为太赫兹技术的主要应用之一。作为一种新兴的亚表面定量检测技术[4],太赫兹无损检测广泛适用于航天飞机外挂燃料箱防热材料、泡沫夹芯雷达天线罩板块等多种材料与结构的检测。它的研究对于确保这些构件的安全可靠使用具有重要意义,国外多家政府机构、高等院校和公司都对该技术给予了很大关注,有关的新理论、新方法和新应用不断涌现。1564仪器仪表学报第29卷本文将就近年来国内外太赫兹无损检测技术在应用以及定量分析方面的研究进展作一介绍。2太赫兹无损检测技术概述在太赫兹无损检测中,通常采用已知波形的太赫兹辐射照射被测物体,太赫兹波与被测物体相互作用后在辐射源处或其附近被接收;利用物体的介电性质或者物体中的不连续性对太赫兹信号的影响,通过测定并分析太赫兹信号的改变从而得到该物体的内部结构。太赫兹无损检测技术中最重要的部分有高效的太赫兹产生、灵敏的探测、合理的系统以及最优的数据解释等[5]。根据所用辐射的性质可以将其分为两大类:连续波太赫兹技术和脉冲太赫兹技术;这其中以脉冲太赫兹技术的研究与应用为多,主要是因为它能够提供更多信息(如深度信息)[6],图1是典型脉冲太赫兹成像检测系统的示意图。太赫兹成像方面的详细情况有专文介绍[7],本文对此不再赘述。图1脉冲太赫兹成像检测系统示意图[5]Fig.1Schematicdi...