【摘要】：隨著微波技術(shù)的日漸成熟,微波無損檢測作為一種發(fā)展起來的新型檢測技術(shù),相比于其他檢測技術(shù)有許多顯著的特點,其中一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域就是對介質(zhì)材料特性的檢測。本文針對大尺寸板狀介質(zhì)材料均勻性測試方法展開研究,設(shè)計了微波測試傳感器,實現(xiàn)了對測量參數(shù)的快速提取,大大的提高了檢測效率。這種測試方案作為一種產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測手段,可以廣泛運用到工業(yè)生產(chǎn)中,具有較高的實用價值。本文的主要內(nèi)容包括:第一、查閱相關(guān)文獻(xiàn),對各種類型的微波無損檢測方法及其特點進(jìn)行了分析。選擇透射法為基本測試方法,確定了使用多天線探頭陣列配合微波開關(guān)實現(xiàn)電掃描快速測試的基本方案。并設(shè)計了實驗對方案進(jìn)行驗證,結(jié)果表明這種測試方案切實可行。第二、采用Vivaldi天線作為傳感器探頭單元,其具有寬帶,端射,高增益特性,正好滿足傳感器的使用需求。本文設(shè)計的天線在兩個輻射臂上加載了波紋周期結(jié)構(gòu),有效的改善了天線的低頻增益,改善了天線的輻射特性。設(shè)計得到的天線在3~8GHz頻段內(nèi)增益大于8dB,駐波低于2,滿足了使用需求。另外,通過組合使用HMC345開關(guān)芯片設(shè)計了單刀十六擲微波開關(guān),開關(guān)通過4路TTL信號控制切換測試通道,是實現(xiàn)電掃描測試的關(guān)鍵器件。第三、圍繞物料傳送帶用設(shè)計完成的關(guān)鍵器件搭建了傳感器測試系統(tǒng),編寫了開關(guān)控制以及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量數(shù)據(jù)讀取軟件,并對不同種類樣品進(jìn)行了測試。通過測試結(jié)果,對傳感器的各項測試性能進(jìn)行了分析,包括傳感器對各種不同類型不均勻性的靈敏度,以及傳感器能夠達(dá)到的距離分辨率。最后結(jié)果表明,本文設(shè)計搭建的測試系統(tǒng)可以有效的對材料的均勻性進(jìn)行快速測試,測試速度大于1m/min,對外形尺寸大于4cm*4cm的非均勻區(qū)域檢測效果明顯。
[Abstract]:With the development of microwave technology, microwave nondestructive testing (NDT), as a new type of detection technology, has many remarkable characteristics compared with other testing technologies. One of the most important applications is the detection of dielectric materials. In this paper, the testing method of homogeneity of large size plate dielectric material is studied, and microwave test sensor is designed, which realizes the quick extraction of measurement parameters and greatly improves the detection efficiency. As a means of product quality monitoring, this test scheme can be widely used in industrial production and has high practical value. The main contents of this paper are as follows: first, review the relevant literature and analyze various microwave nondestructive testing methods and their characteristics. The transmission method is chosen as the basic test method, and the basic scheme of fast electric scanning test using multi-antenna probe array and microwave switch is determined. The experimental results show that the scheme is feasible. Secondly, the Vivaldi antenna is used as the sensor probe unit, which has the characteristics of wide band, end shoot and high gain, so it can meet the needs of the sensor. In this paper, the corrugated periodic structure of the antenna is loaded on two radiating arms, which improves the low frequency gain of the antenna and the radiation characteristics of the antenna. The designed antenna has a gain of more than 8 dB and a standing wave of less than 2 in the 3~8GHz band. In addition, the single-pole 16-throw microwave switch is designed by combining the HMC345 switch chip, and the switch switches the test channel through four TTL signals, which is the key device to realize the electric scanning test. Thirdly, the sensor testing system is built around the key devices designed for material conveyer belt, and the software for reading the data of switch control and vector network analyzer is developed, and different kinds of samples are tested. Through the test results, the performance of the sensor is analyzed, including the sensitivity of the sensor to various types of inhomogeneity, and the range resolution that the sensor can achieve. The results show that the test system designed in this paper can effectively test the homogeneity of the material, the testing speed is more than 1 m / min, and the detection effect is obvious for the non-uniform region whose shape size is larger than 4cm*4cm.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

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本文編號：2209199