[发明专利]一种微波热声监测系统及监测方法

说明书

本发明公开一种微波热声监测系统及监测方法，包括微波激励组件、热成像检测组件、声发射监测组件，微波激励组件包括微波信号发生器、微波信号放大器和微波激励传感器，热成像检测组件包括热像仪、处理器，声发射监测组件包括声发射检测仪、声发射传感器，脑通过微波信号发生器、热像仪、声发射检测仪获得被检试件的可表征缺陷属性的特征。本发明对复合材料微波激励下的多物理场耦合机理进行研究，揭示复合材料属性和缺陷深度变化对热波、弹性波和表面温度场的影响规律，为缺陷定量检测提供必要的理论基础；研究成果可应用于复合材料板材生产和制造过程中的质量控制，并将在飞机、风电叶片等构件的在役检测和维护中发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及一种微波热声监测系统及监测方法，属于监测技术领域。

背景技术

声发射法是一种被动式监测技术，可以检测缺陷的产生和扩展过程，并对缺陷的位置进行定位。但在实际监测中，声发射信号十分微弱，易受噪声干扰，很难对缺陷进行定量。

主动式红外热成像检测具有非接触、结果直观、检测面积大、检测速度快、对分层缺陷敏感、深度定量等优点。传统的热成像无损检测采用光学加热方式，只能对被检材料的表面进行直接加热，内部需依靠热传导方式进行加热。

近年来，体积或内部加热方式已引起人们的重视，由此催生了新的热成像检测技术，如涡流热成像检测技术、超声波热成像检测技术和微波热成像(MicrowaveThermography，MT)检测技术。超声波热成像检测技术是接触式的，且要求被检对象位置固定，还受共振频率的干扰。涡流热成像检测技术虽然是非接触式的，但是受激励线圈形状影响，非均匀加热现象非常严重。微波热成像检测技术采用微波进行加热，具有一些独特的优势：1)微波在不连续的界面会产生反射、散射、透射，加强了对复合材料表面和亚表面缺陷检测的效果；2)微波加热均匀性好，加热效率高，速度快，能在短时间内达到加热效果；3)微波加热的热惯性小，易于实现不同函数调制的加热方式。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明采用参数可控的周期性微波脉冲进行加热，从瞬态温度响应信号和声发射信号的时域和频域提取特征值，进行缺陷深度定量，对复合材料微波激励下的多物理场耦合机理进行研究，揭示复合材料属性和缺陷深度变化对热波、弹性波和表面温度场的影响规律，为缺陷定量检测提供必要的基础，对飞机、风电叶片等构件的在役检测和维护中具有指导性作用。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种微波热声监测系统，其特征在于：包括微波激励组件、热成像检测组件、声发射监测组件，所述微波激励组件包括微波信号发生器、微波信号放大器和微波激励传感器，所述微波信号放大器与微波信号发生器相连接，所述微波激励传感器与微波信号放大器相连接，所述热成像检测组件包括用于获取受热后的被检试件表面热图像的热像仪、处理器，所述热像仪与处理器相连接，所述声发射监测组件包括声发射检测仪、连接于被检试件上的声发射传感器，所述声发射传感器与声发射检测仪相连接，所述声发射检测仪通过同步模块与处理器相连接，所述热像仪通过同步模块与处理器相连接，所述微波信号发生器通过同步模块与处理器相连接；微波信号发生器、热像仪、声发射检测仪的数据通过同步模块传输给处理器，处理器通过微波信号发生器、热像仪、声发射检测仪获得被检试件的可表征缺陷属性的特征。

进一步地，所述微波激励传感器为喇叭天线或矩形开口波导探头。

进一步地，所述微波激励传感器为吸波材料。

进一步地，所述热像仪与微波激励传感器位于被检试件的同一侧。

进一步地，所述热像仪与微波激励传感器分别位于被检试件的两侧。

进一步地，所述热像仪为红外热像仪。