玻璃纤维复合材料缺陷的太赫兹光谱检测实验分析

复合材料压力容器缺陷无损检测成为目前的研究热点。基于太赫兹技术(透射式THz-TDS系统和BWO成像系统)在室温下对玻璃纤维样品进行无损检测,获得了分层缺陷样品在0.2~1.8 THz范围内的折射率谱和吸收谱、夹杂金属和热损伤缺陷样品的成像数据。结果表明,太赫兹技术对玻璃纤维分层缺陷、夹杂金属和热损伤缺陷检测效果明显,适用于局部检测对整体性能的判断。     

太赫兹技术在陶瓷基复合材料缺陷无损检测中的应用

太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）是一种通过宽频带太赫兹脉冲携带介质信息,从而完成对样品内部信息提取的无损检测技术。目前,这种技术大多应用于安全监测,外形成像等定性分析领域。将该应用广泛的陶瓷基复合材料做为检测样品,通过建立单点厚度检测模型和光学参数的提取,将该技术用于密度分布检测和孔洞缺陷尺寸检测,进行定量测量。设计并进行了验证实验,对标准材料及缺陷进行了探索性的测量及评价。实验获取了较为理想的时频光谱分析结果及成像结果,显示出了THz-TDS在材料的定量无损检测和探究材料特征方面具有揭示作用。     

复合材料内隐藏分层的太赫兹检测和识别

因为太赫兹技术可以克服传统无损检测技术的局限性,具有穿透普通非金属材料等优点,可被用于分析层状材料的内部结构和内层厚度。本文首先介绍了太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)在透射模式下的工作原理,然后使用Rouard等效界面理论来描述多层结构中波的传播,推导得到透射模式下太赫兹波在三层介质中的理论传输模型。通过太赫兹时域光谱系统对制备的样品进行了透射成像。结果证明样品内部聚氯乙烯(PVC)薄片的位置和形状等信息可以被探测到,从而为探测多层材料内部结构提供理论和实验依据。     

基于THz-TDS的碳纤维复合材料无损检测

基于反射式THz-TDS成像技术对碳纤维缠绕增强复合材料缺陷进行无损检测实验,获得不同缺陷碳纤维样品的成像结果及数据。结果表明,反射式THz-TDS成像技术在0.1～3.5 THz波段对碳纤维复合材料中的热损伤、划伤缺陷、磨损缺陷及孔洞缺陷成像清晰,分辨率较高;且获得的时域波形对样品热损伤缺陷敏感,适用于局部检测对整体性能的判断。     

太赫兹复合材料无损检测技术及其应用

随着材料科学的迅速发展,复合材料、高分子材料在航空航天领域得到了广泛应用。由于这些材料的特殊性质,现有的较为成熟的探伤手段都不能有效对其进行检测。但对于太赫兹波来说,许多非极性、非金属材料都是半透明,可以有效探测到这些材料的内部缺陷。本文简要介绍了太赫兹的性质及太赫兹无损探伤原理,并以航天领域应用较广的几种复合材料为例对太赫兹无损检测应用做了简介。     

航空复合材料内部缺陷差动式激光红外热成像检测

航空复合材料内部缺陷的存在严重威胁着飞行安全。以航空碳纤维复合材料层合板为检测对象,利用激光作为红外热成像检测技术的热激励源,充分利用激光的远距离精准加热、高功率密度等优点,实现对复合材料内部分层缺陷的定位检测。利用激光红外热成像技术对缺陷试件和参考试件进行多次差动检测,并且依据试件与热像仪的空间位置关系,选择温差最大时刻计算内部分层缺陷的直径。实验结果表明:激光红外热成像技术可有效检测航空碳纤维复合材料内部分层缺陷。同时,首次使用的差动式激光红外方法可有效消除激光能量分布不均对检测结果带来的影响,使缺陷成像结果更清晰。     

利用激光冲击波检测碳纤维材料中的粘接质量

碳纤维增强复合材料(CFRP)由于具有出色的力学性能而越来越多地受到关注,但是由于对这种材料粘接结构缺乏有效的无损检测方法而导致其应用受到了局限。发展了一种基于激光冲击波的碳纤维增强复合材料粘接质量无损检测方法。对于一个碳纤维增强复合材料粘接结构,当激光作用在样品表面时,会产生一个冲击波在其中传播,冲击波到达样品后表面时会反射一个稀疏波,并在材料内部形成拉伸。在适当的激光强度下,好的粘接质量将不会受影响;而差的粘接质量将会造成损伤。实验过程中,对样品自由面的速度历史进行了测量,该信号可以反映粘接层的内部损伤情况。这一结论也通过对回收样品的激光超声检测得到了证实。这项技术的发展将使未来碳纤维增强复合材料粘接结构的在线检测成为可能。     

基于直觉模糊C均值聚类的红外图像缺陷检测

红外热成像技术常被用来检测碳纤维增强复合材料的内部缺陷,但常用的光学热源加热效率低,需要近距离加热试件。激光具有能量集中、衰减小的优点,其作为加热源有助于实现远距离检测。本文介绍了线激光扫描红外热成像无损检测技术,并对加热过程中材料内部热传导进行了分析。其次,针对红外图像均匀性差、对比度弱,不利于缺陷特征提取的问题,本文引入基于直觉模糊C均值聚类算法的图像分割方法来提取缺陷边缘,与K-Means聚类方法相比,该方法可以提升缺陷模糊边缘的识别和检测能力,保留更多图像的细节信息,有助于准确提取缺陷边缘特征。     

基于太赫兹技术的复合材料无损检测研究综述

随着高性能复合材料在航空航天和军事等高新领域的广泛应用,对其质量和性能检查的要求愈加引起重视,如何通过各种方法对复合材料进行无损检测成为近年来研究人员关注的热点和研究方向。太赫兹波量子能量低,对大多数非极性物质透明,因此使用太赫兹技术对复合材料进行无损检测有着独特的应用优势。本文基于太赫兹技术的特点,对太赫兹时域光谱和太赫兹成像技术的无损检测分别进行了详细的论述,并总结了目前复合材料的太赫兹无损检测技术发展趋势,最后对其发展前景进行了展望。     

基于太赫兹时域光谱的玻璃纤维缺陷深度检测及数据分析

太赫兹波对很多介电材料和非极性的液体具有透射性且THz波辐射的光子能量低,近年来在无损检测领域得到了较快的发展和应用。基于透射式THz-TDS系统在室温下对包含不同深度缺陷信息的车载气瓶玻璃纤维增强复合材料检测,获得了0.2~1.8 THz范围内样品的时域波形,分析其峰峰值、最大值、延迟时间、折射率和吸收系数,结果表明,随着样品缺陷深度的增加,峰峰值、最大值和延迟时间都有明显的变化规律,同时样品的折射率和吸收系数也不同。可以通过分析时域波形的变化以及折射率和吸收系数的变化,获得缺陷的深度信息。     

太赫兹时域光谱反射式层析成像技术

改性聚丙烯（PP）材料由于其阻燃、高抗冲性能等特点被广泛应用在汽车仪表板、保险杠等汽车配件中,采用无损探伤技术对改性PP材料进行检测是汽车配件质量保证的必要手段。搭建了透射式太赫兹时域光谱系统及反射式太赫兹时域光谱成像系统,采用透射式THz-TDS系统对改性PP材料的光学参数进行了检测,测定了该材料在太赫兹波段的折射率,其数值为1.53。设计了一种改性PP材料平底洞样品,采用反射式THz-TDS成像系统对其进行成像,采用了反卷积滤波技术对THz信号进行处理,提高了信号的信噪比,提出了一种基于飞行时间的太赫兹时域光谱层析成像技术,采用已测定的改性PP材料的折射率,通过飞行时间层析成像技术对该样品的太赫兹检测结果进行了三维重构,厚度测量精度为0.01mm。     

基于太赫兹时域光谱技术的农药残留检测方法

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是近年来涌现出来的崭新的光谱测量新技术.本研究提出了一种基于THz-TDS技术农药残留检测方法,并以灭多威和乙氧氟草醚两种农药作为实验介质证明此方法的可行性.应用太赫兹时域光谱系统测得了这两种农药的时域光谱信号,利用基于菲涅尔公式的数据处理模型得到了它们在THz波段的折射率谱和吸收系数谱.从实验结果可以看出两种农药在0.2~2.0THz范围内存在明显的特征吸收峰,且差别很大.经分析认为这些吸收峰是由分子的集体振动模式以及分子间相互作用引起,它们是农药分子的指纹吸收光谱,可以应用于分子识别中.本研究证明了THz-TDS技术应用于农药残留检测的可行性,表明其在农药残留检测中具有潜在的应用价值.     

肝脏和肺组织的太赫兹光谱成像

与红外辐射、X射线、核磁共振、超声波等传统医疗诊断技术相比,太赫兹技术具有能量低、空间分辨力高和带宽宽等独特分析能力,成为人体成像或人体组织癌症诊断技术的补充技术。分别对肝脏和肺的正常组织与肿瘤组织做了太赫兹光谱检测与太赫兹成像研究,通过肝脏的光谱检测与成像实验总结出相关经验,使得肺癌组织太赫兹成像得到了明显的效果,并且发现肺癌肿瘤组织在1.0 THz~1.75 THz频率范围内的太赫兹成像能够明显区分出正常组织与肿瘤组织,且频率越高,成像分辨力越高。     

医用棉纱布的太赫兹波段透射特性

生物医学诊断是太赫兹成像的重要应用领域。利用透射式太赫兹时域光谱(THz-TDS)在实验室温湿度条件下研究了用于伤口覆盖的医用棉纱布在0.1 THz～1.34 THz波段的透射特性。结果表明,在该波段,纱布对太赫兹辐射具有良好的透过性,且随频率增加,透射率迅速下降。利用最小二乘拟合得到太赫兹波透射率和纱布层数关系曲线,相关系数达0.996,并由此获得0.37 THz处0.34 mm厚单层纱布对太赫兹波的透射衰减系数约为0.159 7。本研究表明太赫兹光谱成像是包扎情况下烧伤评估、伤口恢复期监测的有效临床工具。     

羰基铁材料太赫兹光谱研究

为了评估羰基铁材料在太赫兹波段的屏蔽性能,采用太赫兹时域光谱技术分别对参考样品、0.5 mm羰基铁样品和1mm羰基铁样品进行了透射光谱测量。分析表明,随着羰基铁样品厚度的增加,太赫兹时域光谱脉宽增加、峰值减小,频域光谱范围减小。羰基铁样品的最大屏蔽效能为66 dB左右。0.5 mm和1 mm羰基铁样品的屏蔽效能大于60dB的区间分别是0.76 THz～1.46THz和0.49THz～1.48THz。     

基于太赫兹时域光谱技术与PCA-SVM的转基因大豆油鉴别研究

太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术是基于飞秒超快激光技术的THz波段光谱测量新技术,具有较强的光谱分辨本领以及良好的透视性和安全性,在物质检测方面具有广泛的应用价值。文中在采用太赫兹时域光谱技术对转基因大豆油光谱检测的基础上结合主成分分析方法（PCA）及支持向量机（SVM）,构建PCA-SVM模型对转基因大豆油进行鉴别。首先,从样品在太赫兹波段测得的时域光谱中得到其吸光度光谱;然后,将其作为输入源导入PCA-SVM模型中,剔除冗余数据、降低数据维数并鉴别。实验结果表明,所建立的PCA-SVM模型能准确识别校验集,可以准确地对转基因大豆油进行鉴别。研究结果表明:太赫兹时域光谱技术可以实现转基因大豆油的快速、无损检测,在食品安全领域有广泛的应用前景。     

太赫兹时域光谱技术

太赫兹时域光谱技术是最新的太赫兹技术,它基于宽波段太赫兹脉冲,可同时获得太赫兹波形的幅度和相位信息,在材料的远红外物性研究中有重要应用。本文涉及太赫兹时域光谱技术的基本特征、发射、探测技术和主要应用。     

金属平板的太赫兹雷达散射截面测量

为了测量金属平板的雷达散射截面,分别采用了太赫兹时域光谱系统和0.1 THz连续波测量系统两种方法进行测量,并从理论上分析了雷达散射截面测量模型。结果表明,对于太赫兹时域光谱系统,随着测量频率和角度的增加,其误差在增大;对于0.1 THz连续波测量系统,随着角度的增加,误差增大,随着被测目标尺寸增大,误差先减小后增大,实验最小误差均可达到-0.244dB。利用太赫时域光谱系统及0.1 THz连续波测量系统测量雷达散射截面均是可行的。太赫兹时域光谱系统具有频率取值范围大、角分辨率高的特点;而0.1 THz连续系统系统结构简单、成像速度快、使用方便。     

运用太赫兹时域光谱技术定量分析柴油的含硫量

测量柴油样品的太赫兹时域光谱并对其含硫量进行了定量计算.在0.2 ～1.5 THz范围内,柴油的吸收系数随着太赫兹频率和硫含量呈规律性递增.基于这一变化关系建立起了硫含量与太赫兹吸收系数和频率的多元非线性模型,通过测量柴油的太赫兹光谱代入此模型即可计算出柴油的硫含量.这一结果为太赫兹时域光谱技术应用于柴油含硫量的无损快速检测奠定了理论基础,显示出巨大的应用前景.     

β-内酰胺类抗生素药物的太赫兹光

-内酰胺类是临床上应用最广泛的抗生素,具有广谱、高效和安全的特点。抗生素的鉴别和质量检查非常重要。相比其他光谱手段,太赫兹光谱具有许多独特的优势。利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术在常温下研究了6种临床常用抗生素类药物,获得了它们的太赫兹吸收光谱。测试结果表明:即使分子结构相似,但它们的太赫兹光谱具有明显不同的特征,说明THz-TDS技术能够鉴别这种分子结构的微小差异,可以很好地用于药品检测和分析,在药品的研制、生产和鉴别方面具有很好的应用前景。最后利用Gaussian 03软件计算了青霉素钠分子在0.2~2.5 THz的振动吸收光谱,与实验结果进行比较,并对其振动模式进行指认。