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微波无损检测技术在工业领域的应用路径探析

发布时间：2023-03-06T08:17:40.260Z来源：《中国科技信息》2022年19期10月作者：高峰田好雨

[导读]微波检测技术是利用微波在介电材料中传播时，遇到异质界面发生反射、透射和散射的特性而提出的一种新型无损检测技术

高峰田好雨

浙江浙能数字科技有限公司

摘要：微波检测技术是利用微波在介电材料中传播时，遇到异质界面发生反射、透射和散射的特性而提出的一种新型无损检测技术，

该技术具有检测频谱宽、穿透力强、灵敏度高、非接触、无需耦合剂等特点，同时兼有检测速度快、受环境影响小以及绿色环保等优势。

本文对微波无损检测技术的发展及其在工业领域的应用进行了探索和研究。

关键词：微波技术；无损检测；工业应用

引言

近年来，微波检测已逐渐成为无损检测热门研究方向之一，受到国内外学者的广泛关注。微波是一种频率范围在300MHz(波长约为1m)

到300GHz(波长约为1mm)之间的电磁波，除了常用于通信和热加工外，还可用于材料电磁性能(复介电常数和复磁导率)测量和损伤检测。

微波无损检测属于一种综合性技术，综合运用物理、材料、测试计量等学科领域理论与技术，属于交叉学科研究方向，它的关键之处在于

不会对被检测对象造成损坏，通过物理、化学等手段对各种材料、产品等进行检测及测试，进而对它们的连续性及完整性进行评价，是确

保产品质量、节约原材料的有效手段，所以研究微波无损检测技术是十分必要的。

微波检测技术介1绍

微波检测技术发1.1展

微波无损检测技术开始于20世纪50年代初。从世界范围来看，随着工业界对微波检测技术的关注度逐渐提高，各国先后设立了相应的

技术委员会。2011年，德国无损检测学会成立了微波与太赫兹检测专家委员会。2014年，美国无损检测学会(AmericanSocietyfor

NondestructiveTesting，ASNT)成立了微波检测委员会。2016版ASNT标准中微波技术成为独立的检测方法。20世纪90年代初，美国Evisive

公司的EvisiveScan微波无损检测技术获得了专利且得到了现场验证，可以应用于各种介质，包括增强橡胶、塑料、陶瓷、有机和陶瓷复合

材料等。2017年，美国波音公司组建了实验室，用于无损检测、材料表征和高精度成像等方面的研究。在标准制定方面，美国材料与试验

学会(AmericanSocietyforTestingMaterials，ASTM)颁布了E3101—18《微波检测聚乙烯热熔对接接头的标准实施规程》及E3102—18《微波

检测管道用聚乙烯电熔接头的标准实施规程》。德国杜塞尔(Dscher)公司研制的微波水分检测仪可用于木材、纸制品、纺织品的水分测量，

且不受产品厚度和密度限制。

已1.2有微波检测管道方法分类

微波技术应用于管道的损伤检测方法可分为开口法、谐振法和聚焦法。

（1）开口法。使用圆波导、矩形波导、同轴线等微波器件对试件进行检测。材料中的缺陷与周围材料具有不同的介电常数。当行进中

的微波遇到缺陷时，介电常数的不同使微波反射信号发生变化，经过扫描得到能够反映缺陷信息的扫描图像。矩形波导工作模式为TE10，

工作频率主要取决于波导内部尺寸。波导内部尺寸越小，工作频率越高，工作频率范围越大。波导扫描获得的图像空间分辨率很大程度上

取决于横截面尺寸，而与工作波长无关。与波导相比，同轴探针工作频率范围大且孔径相对较小，可获得较高的空间分辨率。

（2）谐振法。主要使用平面谐振器对试件进行检测。当平面谐振器(如微带线谐振器、环形谐振器等)放置在试件表面，缺陷或损伤的

存在会使得谐振器周围的电磁场受到扰动，因此，可根据谐振频率和Q值的改变来评估缺陷或损伤。

（3）聚焦法。主要采用合成聚焦技术，如合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)、微波全息等。合成孔径雷达扫描是一种成像

技术，该技术利用波导/天线在直线运动轨迹上移动，发射并接收缺陷反射的回波信号，根据空间位置和相位关系对不同位置的回波信号进

行相干叠加处理，通过获得的响应重建管道图像。微波全息是一种快速的反演技术，主要通过测量来自被测目标的散射波的幅度和相位，

然后使用傅里叶变换重构三维图像。

无损检测2方法

常规无损检测技术，按物理原理或检测对象和目的的不同，检测方法主要包括：射线检测、超声检测、磁粉检测和渗透检测。其中，

射线检测和超声检测主要适用于材料内部缺陷检测，而磁粉检测