一种开口波导式金属裂纹检测传感器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种开口波导式金属裂纹检测传感器，包括有开口波导、同轴馈线、开口谐振环以及介质基板，所述开口谐振环包括有第一开口谐振环和第二开口谐振环，所述介质基板的上平面和下平面上相对安装有第一开口谐振环和第二开口谐振环，所述开口波导的端部连接在介质基板上平面上的第一开口谐振环上，所述第一开口谐振环以开口波导中线呈对称分布，所述介质基板下平面上的第二开口谐振环用于检测待测金属，所述开口波导上还连接有同轴馈线，所述同轴馈线与矢量网络分析仪连接，本实用新型专利技术体积小、结构简单、精度高、成本低廉且检测效率高。测效率高。测效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种开口波导式金属裂纹检测传感器


[0001]本技术涉及天线与传感
，尤其涉及一种开口波导式金属裂纹检测传感器。

技术介绍

[0002]无损检测(Nondestructive testing，简称NDT)是结构健康监测中的重要环节，是在不损害被测物体的前提下，对被测物体采取的一种检测技术。检测原理是当被测物体中有缺陷存在时，物体中的缺陷会引起声、电等物理参数的变化，通过分析物理参数的变化来确定被测物体的缺陷的位置和损伤程度，从而判断被测物体的性能状态，预测工件剩余的寿命，以此能够对工件的安全状态做出详细的评估。无损检测技术即可作为安全的积极指示，也可作为节省成本的方法，已成为各个行业不可或缺的一部分。根据检测方式可将无损检测分为接触式和非接触式。非接触式是以不与被测物体接触为前提，通过利用声、光、电、磁等技术手段对物体检测，然后再通过对声、光、电、磁等信号的处理来获取对物体的检测信息。非接触式具有检测快、扫描区域大、应用范围广等优点
[0003]基于谐振频率偏移的金属裂纹检测技术是将被测金属平面作为谐振单元的一个组成部分，当金属上出现裂纹时，其表面的电流路径将被裂纹改变，从而影响谐振单元的谐振频率。使用机械装置让检测传感器在与被测金属有一定距离的固定平面上移动，即进行某种路径的扫描，同时监测传感器端口的S11参数，当传感器移动到金属裂纹上方一定范围内时，传感器端口的S11参数将发生明显改变，从而实现对金属裂纹的快速定位。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提出一种体积小、结构简单、精度高、成本低廉且检测效率高的开口波导式金属裂纹检测传感器。
[0005]一种开口波导式金属裂纹检测传感器，其特征在于：包括有开口波导、同轴馈线、开口谐振环以及介质基板，所述开口谐振环包括有第一开口谐振环和第二开口谐振环，所述介质基板的上平面和下平面上相对安装有第一开口谐振环和第二开口谐振环，所述开口波导的端部连接在介质基板上平面上的第一开口谐振环上，所述第一开口谐振环以开口波导中线呈对称分布，所述介质基板下平面上的第二开口谐振环用于检测待测金属，所述开口波导上还连接有同轴馈线，所述同轴馈线与矢量网络分析仪连接，所述介质基板距离待测金属固定距离，当待测金属平面上有裂纹存在且第二开口谐振环位于裂纹上方范围内时，第二开口谐振环和第一开口谐振环的谐振频率发生变化，通过同轴馈线端的S11参数来监测第一开口谐振环、第二开口谐振环的谐振频率，通过所述矢量网络分析仪进行分析实现裂纹检测。
[0006]上述结构中：开口波导式金属裂纹检测传感器不与金属表面接触，在一定距离上对待测金属平面进行扫描，通过同轴馈线端的S11参数来监测整个“传感器—待测金属平面”系统的谐振频率，当金属平面上有裂纹存在且传感器位于裂纹上方一定范围内时，“传
感器—待测金属平面”系统的谐振频率将发生明显变化，且变化量与传感器和裂纹的相对位置有关。
[0007]进一步的：所述介质基板下平面距离待测金属的固定距离为1mm。
[0008]进一步的：所述介质基板厚度为1mm，介电常数为3.38。
[0009]上述结构中：本技术使用方便，只需要在和待测金属有一定距离的平面上进行扫描，不需要接触金属，检测更加方便。
[0010]进一步的：还包括有法兰，所述法兰连接在开口波导的端部，所述开口波导通过法兰连接在介质基板上，所述法兰为边长30mm的正方形。
[0011]上述结构中：法兰为正方形法兰，通过法兰实现开口波导与介质基板的固定和连接。
[0012]进一步的：所述开口波导为标准波导WR62，长度为15.799mm，宽度为7.899mm，主模频率范围是12
‑
18GHz。
[0013]进一步的：所述开口谐振环为矩形开口谐振环，所述介质基板的上平面和下平面上分别设置有5个矩形开口谐振环。
[0014]进一步的：所述矩形开口谐振环的外边长度为1.6mm，内边长度为1.2mm，开口宽度为0.2mm。
[0015]上述结构中：矩形开口谐振环的形状与开口波导的形状相同，便于开口波导与矩形开口谐振环的连接和监测。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0017]本技术的检测精度高，能有效对宽度为0.2mm的裂纹进行定位。定位精度高，对金属裂纹的定位误差不超过1mm。本技术使用方便，只需要在和待测金属有一定距离的平面上进行扫描，不需要接触金属。成本低廉，波导和PCB技术都非常成熟。
附图说明
[0018]图1为开口波导传感器整体示意图；
[0019]图2为开口波导侧的介质基板上第一开口谐振环示意图；
[0020]图3为待测金属侧的介质基板上第二开口谐振环示意图；
[0021]图4为开口波导式金属裂纹检测传感器分层结构示意图；
[0022]图5为实施例1微带开口谐振环示意图；
[0023]图6为实施例1中介质基板两侧的微带开口谐振环位置示意图；
[0024]图7为实施例1中开口波导式金属裂纹检测传感器和金属裂纹示意图；
[0025]图8为实施例1中对0.2mm宽度金属裂纹进行扫描时开口波导式金属裂纹检测传感器相对位置和相应的S11参数在频带内结果图；
[0026]图9为实施例1中对0.2mm宽度金属裂纹进行扫描时开口波导式金属裂纹检测传感器相对位置和12.8GHz这个频率点的S11参数结果图；
[0027]图10为实施例1中对0.6mm宽度金属裂纹进行扫描时开口波导式金属裂纹检测传感器相对位置和相应的S11参数在频带内结果图；
[0028]图11为实施例1中对0.6mm宽度金属裂纹进行扫描时开口波导式金属裂纹检测传感器相对位置和12.8GHz这个频率点的S11参数结果图。
[0029]附图标记列表：
[0030]1、开口波导；2、同轴馈线；3、介质基板；31、第一开口谐振环；32、第二开口谐振环；4、待测金属。
具体实施方式
[0031]下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述：
[0032]如图1
‑
11所示，一种开口波导式金属裂纹检测传感器，包括有开口波导1、同轴馈线2、开口谐振环以及介质基板3，所述开口谐振环包括有第一开口谐振环31和第二开口谐振环32，所述介质基板3的上平面和下平面上相对安装有第一开口谐振环31和第二开口谐振环32，所述开口波导1的端部连接在介质基板3上平面上的第一开口谐振环31上，所述第一开口谐振环31以开口波导1中线呈对称分布，所述介质基板3下平面上的第二开口谐振环32用于检测待测金属4，所述开口波导1上还连接有同轴馈线2，所述同轴馈线2与矢量网络分析仪连接，所述介质基板3距离待测金属4固定距离，当待测金属4平面上有裂纹存在且第二开口谐振环32位于裂纹上方范围内时，第二开口谐振环32和第一开口谐振环31的谐振频率发生变化，通过同轴馈线2端的S11参数来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开口波导式金属裂纹检测传感器，其特征在于：包括有开口波导(1)、同轴馈线(2)、开口谐振环以及介质基板(3)，所述开口谐振环包括有第一开口谐振环(31)和第二开口谐振环(32)，所述介质基板(3)的上平面和下平面上相对安装有第一开口谐振环(31)和第二开口谐振环(32)，所述开口波导(1)的端部连接在介质基板(3)上平面上的第一开口谐振环(31)上，所述第一开口谐振环(31)以开口波导(1)中线呈对称分布，所述介质基板(3)下平面上的第二开口谐振环(32)用于检测待测金属(4)，所述开口波导(1)上还连接有同轴馈线(2)，所述同轴馈线(2)与矢量网络分析仪连接，所述介质基板(3)距离待测金属(4)固定距离，当待测金属(4)平面上有裂纹存在且第二开口谐振环(32)位于裂纹上方范围内时，第二开口谐振环(32)和第一开口谐振环(31)的谐振频率发生变化，通过同轴馈线(2)端的S11参数来监测第一开口谐振环(31)、第二开口谐振环(32)的谐振频率，通过所述矢量网络分析仪进行分析实现裂纹检测。2.根据权利要求1所述的一种开口波导式金属裂纹检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾姗姗，牟亮，杨忠，田小敏，王逸之，陈维娜，余振中，戴典芬，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：新型
国别省市：