欧阳科创编 2021.02.05
第九章 微波检
测主要方法
时间：2021.02.05 创作：欧阳科 第一节 微波检测方法分类
微波检测方法分主动式和被动式两种，后者包括辐射计检测方法。主动式微波法如下：
各类微波检测方法如表9.1。该表对各种物理现象和用途进行了比较。辐射计方法在被动式检测中具有广泛的应用。在主动式检测中，特别是利用透射材料的微波在介质内部的衰减、反射、衍射、色散、相速等物理特性的改变，测定多个方向的投影值，并将它与滤波（核）函数卷积，再进行反投影，用计算机重建图像的方法，检查非金属材料及其复合结构件断层剖面质量和加速器粒子束或等离子体的状态，用于射电天文，电磁探矿和地层分布测绘等。反映物体内不同部位的大小形态、成份及其变化过程。这是今后重点发展的方向。
表9.1 各类微波检测方法的物理现象和用途
方法 穿透法 物理现象 在材料内传输的微波，依照材料内部状态和介质特性不同而相应发生透射、散射和部分反射等变化 由材料表面和内部反射的微波，其幅度、相位或频率随表面或内部状态（介质特性）而相应变化 用途 测厚、密度、湿度、介电常数、固化度、热老化度、化学成分、混合物含量、纤维含量、气孔含量、夹杂以及聚合、氧化、酯化、蒸馏、硫分的测量 检测各类玻璃钢材料，宇航防热用铝基厚聚氨脂泡沫、胶接工件等的裂纹、脱粘、分层、气孔、夹杂、疏松；测定金属板材、带材表面的裂纹，划痕深度；测厚，测位移距离，方位以反射法 欧阳科创编 2021.02.05
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及测湿、测密度、测混合物含量 贯穿材料的微波随材料内部散检测气孔、夹杂、空洞、裂纹 射中心（气孔、夹杂、空洞）而随机地发生散射、 两个或两个以上微波波束同时检测不连续性缺陷（如分层、脱粘、裂缝），以相同或相反方向传播，彼此图像显示 产生干涉，监视驻波相位或幅度变化，或建立微波全息图象 利用入射极化波、微波电桥或检测金属表面裂缝，其深度取决于频率和传模式转换系统，测定散射、相播微波的模式 位信号，探知裂缝 利用透射材料的微波在介质内检查非金属材料及其复合结构件断层剖面质量部的衰减、反射、衍射、色和加速器粒子束或等离子体的状态，用于射电散、相速等物理特性的改变，天文，电磁探矿和地层分布测绘等。反映物体测定多个方向的投影值，并将内不同部位的大小形态、成份及其变化过程 它与核函数卷积，再进行反投影，用计算机重建图像 散射法 干涉法 涡流法 层析法 图9.1为常用微波传感器布置。
收发器 第二节 微波检测主要方法 ? ? 材 料 发射器 接收器 发射器 材料 (b)穿透方法 (c)收发分置反射法
接收器
发射器
一、微波穿透法 （一）系统 (a)单传感器反射方法 材料 材才料 材料
接收器
(d)正交放置散射法
微波穿透（或称传输）法检测系统如图9.1（a）所示。微波图9.1常用微波传感器布置图 信号源用来产生等幅连续波，扫频波和脉冲调制波。当被测材料对微波有吸收时，比如含有水分，透射波随传输距离增大而衰减。在检测前，应把系统中指示器灵敏度放在最小位置，以免过载而损坏。如果系统阻抗不均匀，可采用阻抗过渡办法得到匹配。根据幅度、相位的变化反映材料内部状况这一特点，就可进行材料物理和化学变化的测定。
微波信号源 指示器 发射探头 微波信号源 接收探头
从接收喇叭探头取得的微波信号可以直接和微波信号源的信试件 指示器 ）所示。在此参考信号取隔离器 检波器 号比较幅度和相位。如图9.2（b试件 衰减器 ，则接收信号20dB 定向耦合器 发射探头 检波器 接收探头 相位比较器 同相 90?相移 输出 输出 (b) 欧阳科创编 2021.02.05 (a) 欧阳科创编 2021.02.05
式中,量。
为正交分量（也称90o相移分量）；为同相分
（二）分类
穿透法（传输法）有三种：点频连续波法、扫频连续波法、脉冲调制波法。
1．点频连续波穿透法
微波发生器的频率是稳定的，且是窄带的；或者是所要求的频带宽度内材料性质随频率改变非常小，从而对频率并非特别敏感。点频连续波传输的两种分量（同相和90o相移）都能检测，且相互干扰很小。
用穿透法检测玻璃钢或非金属胶接件缺陷，也主要是监视接收微波束相位或幅度的变化。为改善微波辐射波束，可采用介质透镜，以保证波束横截面窄小，提高分辨率。
下面举三个实例说明：
（1）甲基丙烯酸甲酯材料 在厚度36毫米的平板试样中，平行于表面钻5个直径为2毫米（相应于材料内波长
）的
直孔，它们距表面分别为5、10、15、20、25mm（电场强度矢量方向平行于钻孔方向），扫描试样检测结果如图9.3所示。曲线下凹部分就是缺陷信号。实线表示收发探头都用开口波导的结果；虚线表示接收用开口波导，发射用喇叭加透镜的结果。随着小孔到接收探头距离的减小，缺陷信号幅度增大，曲线宽度减小（曲线更加尖锐）。对位于中间的小孔，曲线宽度
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微波检测主要方法之欧阳科创编
