本文關(guān)鍵詞：開口環(huán)諧振器加載的波導型微波表面檢測探頭

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【摘要】：在航空航天領(lǐng)域,重要的金屬構(gòu)件常常暴露于惡劣的環(huán)境中,這些惡劣的環(huán)境導致部件的完整性受到金屬疲勞或腐蝕的威脅,如果不及時發(fā)現(xiàn)并修復,可能會釀成巨大的事故。這些微小的結(jié)構(gòu)缺陷常隱藏在表面涂層下,肉眼和傳統(tǒng)的檢測手段往往對其束手無策。微波無損檢測技術(shù)具有很強的穿透性,對微小、甚至是隱藏在涂層下的缺陷能夠?qū)崿F(xiàn)快速、可靠地檢測。本文介紹了開口環(huán)諧振器(Split ring Resonator,SRR)加載的波導型微波表面檢測探頭。該探頭工作在Ku波段,由矩形波導(WR62)加載SRR組成,用于檢測金屬表面甚至是隱藏在油漆等絕緣介質(zhì)下面的裂紋。加載SRR具有提高檢測分辨率的作用,這是因為SRR具有亞波長結(jié)構(gòu),能夠在很小的區(qū)域內(nèi)聚集很高的電磁能量。本文首先研究了SRR的諧振原理,并利用MATLAB和HFSS協(xié)同仿真,分析SRR的諧振特性和各參數(shù)對其諧振頻率的影響,得到實現(xiàn)SRR最小化的方法。然后分析了一個SRR加載的波導型微波表面檢測探頭的檢測原理,搭建測試平臺,實現(xiàn)對樣品表面自動掃描檢測,并利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采集和導出數(shù)據(jù),通過檢測探頭的S參數(shù)和諧振頻率,得到諧振頻率與裂縫尺寸之間的關(guān)系,實現(xiàn)對金屬表面裂縫的定量檢測和非金屬表面裂縫的定性檢測。最后對SRR加載的波導型微波表面檢測探頭做了兩方面的改進:為了提高探頭的分辨率,設(shè)計了基于最小化的SRR的波導探頭;為了解決探頭與被測樣品表面間距對檢測效果影響很大且難以控制的問題,本文還設(shè)計了可以直接與被測樣品表面接觸的探頭。本文研究的實現(xiàn)SRR最小化的方法對SRR的應用具有參考價值。本文研究的提高探頭表面檢測分辨率的方法、解決探頭與被測樣品表面間距對檢測效果影響很大的方法,這些結(jié)果在微波無損表面檢測技術(shù)領(lǐng)域中具有潛在的應用價值。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V267

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本文編號：1276523