【摘要】：隨著微波技術(shù)的日漸成熟,微波無(wú)損檢測(cè)作為一種發(fā)展起來(lái)的新型檢測(cè)技術(shù),相比于其他檢測(cè)技術(shù)有許多顯著的特點(diǎn),其中一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域就是對(duì)介質(zhì)材料特性的檢測(cè)。本文針對(duì)大尺寸板狀介質(zhì)材料均勻性測(cè)試方法展開(kāi)研究,設(shè)計(jì)了微波測(cè)試傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)量參數(shù)的快速提取,大大的提高了檢測(cè)效率。這種測(cè)試方案作為一種產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段,可以廣泛運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中,具有較高的實(shí)用價(jià)值。本文的主要內(nèi)容包括:第一、查閱相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)各種類(lèi)型的微波無(wú)損檢測(cè)方法及其特點(diǎn)進(jìn)行了分析。選擇透射法為基本測(cè)試方法,確定了使用多天線(xiàn)探頭陣列配合微波開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電掃描快速測(cè)試的基本方案。并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)對(duì)方案進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明這種測(cè)試方案切實(shí)可行。第二、采用Vivaldi天線(xiàn)作為傳感器探頭單元,其具有寬帶,端射,高增益特性,正好滿(mǎn)足傳感器的使用需求。本文設(shè)計(jì)的天線(xiàn)在兩個(gè)輻射臂上加載了波紋周期結(jié)構(gòu),有效的改善了天線(xiàn)的低頻增益,改善了天線(xiàn)的輻射特性。設(shè)計(jì)得到的天線(xiàn)在3~8GHz頻段內(nèi)增益大于8dB,駐波低于2,滿(mǎn)足了使用需求。另外,通過(guò)組合使用HMC345開(kāi)關(guān)芯片設(shè)計(jì)了單刀十六擲微波開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)通過(guò)4路TTL信號(hào)控制切換測(cè)試通道,是實(shí)現(xiàn)電掃描測(cè)試的關(guān)鍵器件。第三、圍繞物料傳送帶用設(shè)計(jì)完成的關(guān)鍵器件搭建了傳感器測(cè)試系統(tǒng),編寫(xiě)了開(kāi)關(guān)控制以及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量數(shù)據(jù)讀取軟件,并對(duì)不同種類(lèi)樣品進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)測(cè)試結(jié)果,對(duì)傳感器的各項(xiàng)測(cè)試性能進(jìn)行了分析,包括傳感器對(duì)各種不同類(lèi)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(jì)搭建的測(cè)試系統(tǒng)可以有效的對(duì)材料的均勻性進(jìn)行快速測(cè)試,測(cè)試速度大于1m/min,對(duì)外形尺寸大于4cm*4cm的非均勻區(qū)域檢測(cè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP212

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本文編號(hào)：2209199