[发明专利]相控阵微波成像无损检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种相控阵微波成像无损检测装置及方法，包括：计算机、微波源、功率放大器、功率分配器、控制器、阵列天线、馈线、信号采集与处理器、变位机；计算机分别与控制器、信号采集与处理器、变位机连接；所述计算机包括一个检测模块，所述检测模块提供扫描控制参数，计算机将检测模块提供的扫描控制参数发送至控制器；控制器根据接收到的控制参数，控制微波源产生微波信号，微波源将微波信号传输至功率放大器。本发明所述的一种微波相控阵无损检测装置及方法相比于传统的方法，具有精度高、效率高、可实时成像等优点。

技术领域

本发明涉及无损检测领域，具体地，涉及相控阵微波成像无损检测装置及方法。

背景技术

目前结构件的无损检测方法主要有高能射线(X射线、伽玛射线)无损检测和超声无损检测。这两种检测技术和方法在传统的金属材料与结构上的应用较为成熟和普遍，但对于日益发展起来的非金属材料、非金属复合材料制成的检测件，则存在明显问题：1)高能射线无损检测。需要固定的场地以确保射线防护；复合材料对于X射线能量而言，其密度过低，缺陷较难显现；对缺陷方向有显著要求，复材主要的缺陷之一的面状分层缺陷在垂直入射方向上难以有效检出；曝光时间长、人员需要撤离以避免辐射伤害等都限制了检测效率；2)超声波无损检测。需要将探头与工件表面接触并使用耦合剂，探头多需要贴着工件表面边移动探头边观测，这严重限制了检测的效率。对于表面凹凸不平的工件，因探头无法与工件表面贴合而无法进行超声探伤。耦合剂属液态，有损伤复合材料的风险。目前对于非金属材料及非金属基复合材料缺少高效、精准的无损检测设备与方法。

鉴于微波在非金属基复合材料及一些非金属材料中的低损耗传播特性，以及微波具有良好的相干性便于通过相位控制实现点阵波源能量在传播中的能量聚焦及偏转，本发明提出了采用微波相控阵成像技术实现非金属材料及非金属复合材料内部缺陷的无损检测装置及方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种相控阵微波成像无损检测装置及方法。

根据本发明提供的一种相控阵微波成像无损检测装置，包括：

计算机、微波源、功率放大器、功率分配器、控制器、阵列天线、馈线、信号采集与处理器、变位机；

计算机分别与控制器、信号采集与处理器、变位机连接；

所述计算机包括一个检测模块，所述检测模块提供扫描控制参数，计算机将检测模块提供的扫描控制参数发送至控制器；

控制器根据接收到的控制参数，控制微波源产生微波信号，微波源将微波信号传输至功率放大器；

检测模块提供变位指令，计算机将检测模块提供的变位指令发送至控制器；

控制器根据接收到的变位指令，控制变位机调整被检测的工件的位置及角度；

功率放大器根据接收的微波信号，对微波信号进行功率放大，并将放大后的微波信号传输至功率分配器；

功率分配器根据接收的放大后对的微波信号，将放大后的微波信号分成数量不小于阵列天线的阵列单元数量的功率分量，并将各个功率分量传输至阵列天线的各个阵列单元，各个阵列单元根据接收的功率分量发射微波；

信号采集与处理器接收微波信号扫描被检测的工件后形成的回波信号，并传输至计算机；

软件模块根据接收的回波信号，生成微波相控阵成像图。

优选地，所述的阵列天线包括：

基体板、多个阵列单元；

所述多个阵列单元按行或列排列；

每个阵列单元之间保持固定的行、列间距，所有阵列单元设置于基体板上；

所述阵列单元包括：T/R组件、发射天线；