本发明专利技术属于无损检测领域，涉及一种太赫兹复合材料无损检测方法，包括以下步骤：S1：对待检材料试样进行预处理；S2：判断待检材料试样是否对太赫兹波有响应，若无则结束；S3：测量待检材料试样厚度；S4：对待检材料试样进行太赫兹光谱测试，确定延迟线范围；S5：设置延迟线步长；S6：设置成像扫描范围；S7：设置成像扫描步长；S8：夹持待检材料试样；S9：确定太赫兹波焦点位置；S10：将待见材料试样中心与太赫兹波焦点重合，进行扫描成像；S11：计算待检材料试样缺陷深度；S12：进行太赫兹时域切片衬度成像。
1、目前常用的复合材料无损检测方法主要有超声波法、x射线法、计算机层析照相法、热成像法和目视法。超声波法可以探测复合材料内部的疏松、分层、夹杂物、空隙等等缺陷，但是超声波的波长较长，容易在微小裂纹处衍射，且需要使用耦合剂，对不同缺陷要换用的探头较多；x射线法可以对表面和内部的缺陷进行探测，但是x射线对人体有害限制了其应用场景；计算机层析照相法具有很高的空间分辨率，可以三维成像，但是检测效率低，成本高昂，也不适合平面薄板以及大型构件的现场检测；热成像法对材料的导热率有要求，同时样品厚度不能太厚；目视法简单，但是受工人经验影响大，只能检测表面的缺陷。
2、太赫兹波是位于毫米波和红外光之间的一段电磁波，频率范围在0.1～10thz之间，具有穿透性、宽带性、相干性、瞬时性以及无损性等特点。thz波对很多非金属和非极性电介质材料具有很强的穿透力，可实现对复合材料中微结构和微缺陷的非接触式检测分析。基于znte晶体的thz光谱仪和成像系统，可以实现航天器热防护结构和战机隐身涂层防护结构的快速无损检测，对于复合材料内部的微裂纹、纤维分层、界面开裂、纤维卷曲、孔洞等缺陷实现直接观察。太赫兹的无损检测是利用太赫兹电磁信号的反射性、穿透性，结合各种成像技术，对材料中的缺陷进行检测。通过对被扫描样品的太赫兹频段吸收峰、折射率等信息进行扫描成像分析，以判断被测物品的状态，实现对复合材料微结构和微缺陷的非接触式检测分析以及准确定量。
>3、反射式太赫兹无损检测利用太赫兹波对于缺陷与正常的界面十分敏感的特点，检测缺陷的深度信息。折射率不同的物质之间会产生界面，每一个的界面都会反射入射太赫兹脉冲的一部分，两个界面所反射的太赫兹回波之间的时间延迟对应于每一层的厚度。太赫兹波在正常的复合材料板基底和缺陷(分层，脱粘，夹杂)的界面处会反射太赫兹回波，通过这些太赫兹脉冲回波之间的时间延迟可以测量缺陷的深度和厚度。而透射式太赫兹的无损检测，利用thz波穿透复合材料板基底和缺陷的响应不同的特点，采用thz脉冲扫描成像系统，实现对复合材料板中的缺陷进行二维成像。但是目前该项技术的应用仅限于实验室测试，对复合材料的检测由于没有形成明确的测试方法，目前无法在产品上应用。
技术实现思路
1、本专利技术目的：为解决复合材料板内部缺陷无法准确定位的难题，本专利技术提出了一种太赫兹复合材料无损检测方法，用于复合材料板内部缺陷的检测和定位。
2、技术方案
3、一种太赫兹复合材料无损检测方法，包括以下步骤：
4、s1：对待检材料试样进行预处理；
5、s2：判断待检材料试样是否对太赫兹波有响应，若无则结束；
6、s3：测量待检材料试样厚度
7、s4：对待检材料试样进行太赫兹光谱测试，确定延迟线范围；
8、s5：设置延迟线步长；
9、s6：设置成像扫描范围；
10、s7：设置成像扫描步长；
11、s8：夹持待检材料试样；
12、s9：确定太赫兹波焦点位置；
13、s10：将待检材料试样中心与太赫兹波焦点重合，进行扫描成像；
14、s11:确定待检材料试样缺陷深度；
15、s12：进行太赫兹时域切片衬度成像。
16、进一步，由于太赫兹波对非极性材料具有较强的穿透能力，但是对于某些具有导电能力的材料，其内部的高浓度自由载流子对太赫兹具有强的吸收和反射能力，则无法通过太赫兹光谱获得其表面以下的信息，因此在进行太赫兹测试前需要测试待检试样材料是否对太赫兹波有响应。s2中，设置太赫兹系统光谱范围为0.1thz-3thz，延迟线移动距离设置为100mm；对待检材料试样进行测试，观察太赫兹光谱图中是否出现反射峰；若太赫兹波峰振幅超过满刻度的5％，则判断待检材料试样对太赫兹波有响应。
17、进一步，为准确测试缺陷的位置及厚度，需对待检材料试样厚度进行精确测量。厚度测试过程如下：
18、对于反射式测试，控制太赫兹波以45°斜射入待测材料试样表面；对于透射式测试，控制太赫兹波以90°斜射入待测材料试样表面；测量延迟时间；根据延迟时间计算待测材料试样厚度d；
19、公式如下：
20、
21、其中c为真空中光速，δt为延迟时间，nc为样品折射率，n0代表空气折射率。
22、进一步，对于反射式测试，延迟线范围主要决定了太赫兹时域光谱的测量范围，该范围要保证太赫兹测试过程中时域信号的时间窗口中必须包含参考信号主峰和样品信号主峰。确定延迟线范围过程如下：
23、设置延迟线移动范围为一维移动平台移动范围的上下限，移动步长设置为0.015mm；
24、对待检材料试样进行反射式太赫兹时域光谱测试，获得表面峰值位置x1和底面峰值位置x2，延迟线范围即为x1～x2。
25、进一步，对于透射式测试，延迟线范围主要决定了太赫兹时域光谱的测量范围，该范围要保证太赫兹测试过程中时域信号的时间窗口中必须包含参考信号主峰和样品信号主峰。确定延迟线范围过程如下：
26、在不放置待检材料试样时，将延迟线移动范围设置为最小值至最大值，确定参考信号峰位x1mm；
27、装夹待检材料试样，设置延迟线移动范围为x1+1mm至最大值，测得待检材料试样透射信号峰位x2，延迟线范围确定为x1～x2。
28、进一步，s5中，延迟线移动步长决定太赫兹时域光谱的时间分辨率，延迟线移动步长越大，太赫兹时域光谱的时间分辨率越差；减小延迟线移动步长能够提高时间分辨率，但也会增加测试时长，一般设置为在满足分辨率的前提下，缩短测试时长。延迟线步长设置方式如下：
29、首先设置延迟线移动步长为0.001mm并测试参考信号，得到清晰的太赫兹脉冲波形；
30、随后逐渐增大步长并测试参考信号，直到步长增大至太赫兹脉冲信号的峰位与0.001mm步长下的太赫兹脉冲信号峰位之差δt不能满足深度精度要求：δt×c/2>d0,d0为要求的深度分辨率；
31、则延迟线移动步长最大值为δt×c/2；δt为空气中太赫兹脉冲的半高峰宽，c为空气中的光速。
32、进一步，s6中，成像扫描范围决定了太赫兹波检测的图像范围，一般应能够在一个图像中显示允许的缺陷尺寸。成像扫描范围比允许缺陷尺寸大50％。
33、进一步，s7中，成像扫描步长是指在利用透射式太赫兹脉冲扫描成像系统对样品进行扫描成像时，不同像素点之间的间隔。成像扫描步长对测试结果有重要影响。若成像扫描步长过大，可能会出现缺陷尺寸小于步长而被略过，即成像精度低，无法有效识别缺陷的情况；若成像扫描步长过小，可能会延长测试时长，并且对成像精度提升效果不明显，降低测试效率。成像扫描步长应能够满足同一缺陷在两次重复扫描时均能够发现。成像扫描步长应小本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太赫兹复合材料无损检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S2中，设置太赫兹系统光谱范围为0.1THz-3THz，延迟线移动距离设置为100mm；对待检材料试样进行测试，观察太赫兹光谱图中是否出现反射峰；若太赫兹波峰振幅超过满刻度的5％，则判断待检材料试样对太赫兹波有响应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对于反射式，厚度测试过程如下：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对于透射式，厚度测试过程如下：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对于反射式测试，确定延迟线范围过程如下：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：对于透射式测试，确定延迟线范围过程如下：
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：S5中，延迟线步长设置方式如下：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：S6中，成像扫描范围比允许缺陷尺寸大50％。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：S7中，成像扫描步长小于允许缺陷尺寸的50％。</p>10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：S9中，确定太赫兹波焦点位置过程如下：首先在不放置样品的条件下，测量参考信号，将延迟线位置移动到信号峰值对应的位置；
...
【技术特征摘要】
1.一种太赫兹复合材料无损检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s2中，设置太赫兹系统光谱范围为0.1thz-3thz，延迟线移动距离设置为100mm；对待检材料试样进行测试，观察太赫兹光谱图中是否出现反射峰；若太赫兹波峰振幅超过满刻度的5％，则判断待检材料试样对太赫兹波有响应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对于反射式，厚度测试过程如下：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对于透射式，厚度测试过程如下：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对于反射式测试，确定延...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亚荣，杨书勤，张家瑞，陈彤，李进，张敬彤，王景海，张军红，孙永刚，王奕力，
申请(专利权)人：陕西飞机工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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