太赫兹复合材料无损检测技术及其应用

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1、第13卷第4期太赫兹科学与电子信息学报Vo1．13，No．42015年8月JournalofTerahertzScienceandElectronicInformationTechnologyAug．，2015文章编号：2095-4980(2015)04-0562-07太赫兹复合材料无损检测技术及其应用*张紫茵，邢砾云，张瑾，马宇婷，常天英，崔洪亮(吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春130000)摘要：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

2、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。关键词：太赫兹波；无损检测；内部缺陷；复合材料；应用中图分类号：TN29文献标识码：Adoi：10.11805/TKYDA201504.0562Terahertzcompositenondestructivetestingtechnologyandapplication*ZHANGZiyin，XINGLiyun，ZHANGJin，MAYuting，CHANGTianying，CUIHongliang(CollegeofInst

3、rumentationScienceandElectricalEngineering，JilinUniversity，ChangchunJilin130000，China)Abstract：Withtherapiddevelopmentofmaterialsscience,compositematerialsandpolymermaterialsareappliedintheaerospaceareaextensively.Nevertheless,existingmaturemethodsofdetectioncannotbeusedeffectivelyduetothespecialn

4、atureofthesematerials.Butmanynon-polar,non-metallicmaterialsaretransparentforterahertzwave,ofwhichtheinternaldefectscanbeeffectivelydetected.Inthispaper,thepropertiesofterahertzandtheprinciplesofterahertznondestructivedetectionarebrieflyintroduced.Severalkindsofcompositematerialwidelyusedintheaero

5、spacefieldaretakenasexamplesforterahertznondestructivetestingapplications.Keywords：terahertzwave；nondestructivetesting；internaldefect；compositematerials；application太赫兹(Terahertz)波，是指波长范围为3mm~30μm，频率范围为100GHz~10THz的一类电磁波，又称T射[1]线(T-rays)，在某些领域也被称为远红外辐射或毫米波、亚毫米波。虽然大自然中太赫兹辐射源随处可见，但由于缺少有效的源发射太赫兹波，并且对太

6、赫兹波的探测也缺乏有效的手段和设备，致使在很长一段时间内人们对[2-4]太赫兹波的了解并不深入。因此，太赫兹波曾一度成为电磁波谱中不为人所知的“空白”。直至20世纪80[1]年代，超快激光技术的蓬勃发展为太赫兹波的产生带来了可能，太赫兹科学开始引起人们的广泛关注。无损检测技术具有无损性、即时性等特点，在航空航天、汽车工业、化工等领域得到了广泛应用。目前应用[5]较广的无损检测手段包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测5种。可根据使用场合、材料等条件的不同，选择适当的探伤方式进行检测。上述5种检测方法各有其特点和优势，但不能够完全适用于任何场合。太赫兹无损检测作为一种新兴的无损

7、检测手段，可以与传统的检测方法相互弥补，为复合材料的无损检测提供更加全面的技术支持。随着近年来材料科学的迅速发展，越来越多的高新材料被广泛应用。而许多领域对材料的内部规整性有着极高的要求，这就要求在改良制备工艺以提高材料整体质量的同时，寻找一种有效的手段对材料进行非破坏性探伤，从而确保材料在使用过程中的可靠性。对于磁性材料、高分子复合材料以及泡沫、陶瓷、塑料等应用广泛的材料，可见光、红外线甚至是超声波都不能透过。而对于通