微波近场显微镜及其在超导薄膜和衬底材料特性无损检测上的应用

高温超导薄膜的微波性能受制备工艺和衬底材料性能的影响,常常出现空间不均匀分布,因此,无损检测大面积超导薄膜及衬底材料的微波性能,研究影响局域微波性能的因素,是高温超导微波器件应用研究中的一个重要方面．我们设计和制造了一套同轴谐振腔型微波近场扫描显微镜,利用该显微镜研究了金属薄膜样品微波表面电阻和介质材料的介电常数的空间分布,给出了其空间分辨率并分析了影响空间分辨率的因素．利用这套微波近场扫描显微镜,对大面积ＬａＡｌＯ３单晶衬底材料介电常数的空间分布进行了测量,并分析了其测量精度．最后,利用这套微波近场扫描显微镜,研究了ＹＢａＣｕＯ薄膜平面微波器件的微波表面电阻的分布情况,对影响其局域微波性能的因素做了初步分析     

涂层厚度与粘接质量的电磁声谐振无损检测

为了解决电磁超声(EMAT)涂层质量检测中接收信号信噪比较低的问题,将电磁声谐振技术(EMAR)应用于涂层质量检测,有效提高了超声接收信号的信噪比。在EMAR仿真中,通过变步长离散仿真得出了谐振与非谐振状态下的时域波形和频谱图,验证了利用电磁声谐振进行涂层质量检测的可行性。以电磁超声谐振驻波作为检测信号,实验中谐振信号的幅值为未谐振反射回波的2.52倍,信噪比由26 dB(反射回波)提高到34 dB(谐振信号)。利用EMAR信号的谐振频率差进行涂层厚度检测,对0.2~0.8 mm的试件的检测误差在5%以内且涂层厚度越大,谐振频率越多,谐振频率差越小,检测精度越高;通过功率谱密度函数(PSD)表征不同粘接程度的试件,不同试件的PSD比值为61.17:4.15:1,区分度相对于峰峰值比值提升明显。     

基于小波变换的红外热波无损检测融合算法

在红外热波无损检测中获取的热像序列存在着背景噪声大、缺陷边缘模糊、对比度低等特点。为了提高由红外热像序列重构的数字图像的缺陷显示能力,以小波变换为热像处理工具,采用基于像素级和特征级的图像融合算法对热像序列进行了处理,并采用基于统计学的图像评估标准对处理效果作了定量评价。通过对铝合金试件的检测实验说明该方法可用于材料内部缺陷的红外热波无损检测。研究结果表明,此种图像融合算法可对不同深度缺陷所对应的两幅最佳热像进行有效地融合,在一幅融合图像中直观地反映出全部缺陷,并能有效地减少加热不均和背景噪声对缺陷识别的不利影响。     

基于分布式超声无损检测方法的零件内部缺陷检测

超声检测广泛应用于工业检测,比如超声相控阵检测法和超声A扫应用于零件内部缺陷检测。然而,这些方法可以检测出缺陷位置却很难精确地检测缺陷尺寸,缺陷定量成了急需解决并且很有意义的问题。本文提出了一种分布式超声无损检测方法,将超声探头均匀布置在检测表面,每一个超声探头可以同时发射和接收超声信号,通过对接收到的信号进行处理来重构缺陷轮廓。基于分布式超声无损检测方法,重构零件的人造缺陷并建立相应的声学仿真模型。通过多项式拟合法和聚类法分别处理实验和仿真所获得的数据并重构缺陷轮廓。实验结果和仿真结果显示重构的椭圆形缺陷和正方形缺陷具有一定的精度。结果表明分布式超声无损检测方法有潜在的应用价值和理论意义。     

基于ESPI技术的压力容器无损检测

在工业生产中对压力容器内部缺陷进行早期检测和诊断具有重要的应用价值。针对含有内部狭长形缺陷的球形薄壁压力容器，采用电子散斑干涉(ESPI）技术测试了容器表面的位移场，分析了其表面应变场。     

一种基于快中子的化学战剂无损检测技术

为了检测标识不清的弹体内的装药成分是否含有化学战剂,建立了一套基于伴随粒子技术的快中子化学战剂无损检测系统。系统的主要部分包括D-T中子源、粒子探测器、探测器及其屏蔽体以及相应的电子学处理系统等。利用该系统对沙林、VX、芥子气和亚当氏剂四种具有代表性的化学战剂进行测量,获得了四种化学战剂的14 MeV中子诱发的特征谱。谱分析的结果表明,除了As元素外,P,F,S,Cl元素的特征峰清晰可见,说明采用这种方法可以实现化学战剂的无损检测。     

钢铁磁导率无损检测综述

通过检测其磁导率即可获得待测钢铁应力、疲劳损伤、物理化学损伤等方面的信息.本文对现有的钢铁磁导率检测方法做了总结,为钢铁磁导率的检测提供参考.     

一种基于快中子的化学战剂无损检测技术

为了检测标识不清的弹体内的装药成分是否含有化学战剂,建立了一套基于伴随粒子技术的快中子化学战剂无损检测系统。系统的主要部分包括D-T中子源、粒子探测器、探测器及其屏蔽体以及相应的电子学处理系统等。利用该系统对沙林、VX、芥子气和亚当氏剂四种具有代表性的化学战剂进行测量,获得了四种化学战剂的14 MeV中子诱发的特征谱。谱分析的结果表明,除了As元素外,P,F,S,Cl元素的特征峰清晰可见,说明采用这种方法可以实现化学战剂的无损检测。     

材料无损检测的全息干涉术

本文介绍了全息干涉术用于材料无损检测的基本原理、实用工业领域和实验技术，以及国外在全息无损检测中所采用的新器件、新技术、新方法。     

基于高光谱技术的土壤水分无损检测

利用高光谱成像仪(光谱范围400～1 000 nm)对土壤含水率进行了无损检测。比较了208个土样不同天数下土壤含水率与光谱变化、不同质量含水量光谱的差异;对比分析了不同光谱预处理方法、不同方法提取特征波长、采用多元线性回归(multiple linear regression,MLR)、主成分回归(principal component regression,PCR)与偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)建模,优选出最佳模型。结果表明：光谱曲线的反射率随着土壤含水率的增加而减小。当超过田间持水率时,光谱曲线的反射率会随着土壤含水率的增加而增大。对比分析了不同预处理方法,近红外波段优选出单位向量归一化预处理方法。采用无信息变量消除法(UVE)、竞争自适应加权采样(CARS)、β系数法、连续投影算法(SPA)方法提取特征波长为49,30,5和7。为了减少数据冗余,对UVE与CARS提取的特征波长进一步采用SPA方法进行特征提取,UVE+SPA,CARS+SPA提取特征波长数分别为5和8个。在此基础上,利用MLR,PCR和PLSR方法对400～1 000 nm范围的特征波长建立模型,对比分析不同建模效果,优选出β系数提取的特征波长的MLR模型。最优的特征波长为411,440,622,713和790 nm,最优模型的预测相关系数R_p=0.979,预测均方根误差RMSEP为0.763。因此,今后可采用不同波段对土壤含水率进行定量分析。     

基于光谱椭偏仪的纳米光栅无损检测

本文制备了硅基和光刻胶两种材料的纳米光栅,利用自研制的新型广义椭偏仪对该纳米结构的光栅进行了测量,随后利用建立的拟合模型对其测量数据进行了拟合,结果证明了运用该仪器进行纳米光栅结构无损检测的可行性,在入射角60°,方位角75°的测量条件下,纳米结构关键尺寸、侧壁角等三维形貌参数的测量精度最大可达99.97%,最大误差小于1%,该技术对于无损检测有着一定的推动意义. 关键词： 纳米压印 光栅 无损检测 拟合     

基于多模态信号的金属材料缺陷无损检测方法

金属材料缺陷检测对于经济发展具有重要意义.针对现有无损检测技术信号模态单一、检测范围有限等不足,提出了一种基于多模态信号的金属材料缺陷无损检测方法.该方法以光声无损检测方法为主体,首先利用有限元方法分析了缺陷对激光能量吸收量和光声表面波传播的影响,提出了基于激光吸收量和光声表面波的缺陷检测方法;然后搭建了多模态信号检测平台,采集了缺陷的光学、光声和超声三种模态的信号,检测出了裂纹的宽度和分布信息,以及深度和在内部的延伸状况.研究结果表明,本文提出的基于金属材料多模态信号的无损检测方法能够准确、全面地检测出金属材料的杂质和裂纹的尺寸信息,弥补了现有无损检测方法在检测范围上的不足,为缺陷定量检测和全面诊断提供了一个新的思路.     

基于光谱椭偏仪的纳米光栅无损检测

本文制备了硅基和光刻胶两种材料的纳米光栅,利用光谱椭偏仪对该纳米结构的光栅进行了测量,随后利用建立的拟合模型对其测量数据进行了拟合,结果证明了运用该仪器进行纳米光栅结构无损检测的可行性,在入射角60?,方位角75?的测量条件下,纳米结构关键尺寸、侧壁角等三维形貌参数的测量精度最大可达99.97%,该技术对于无损检测有着一定的推动意义.     

热象无损检测技术应用

本文将热象无损检测技术应用于鉴定受测物结构和性质,并测出受测物中的缺陷,实验结果取得了较为满意的进展。     

一种基于遗传算法的红外无损检测缺陷的新方法

红外无损检测的本质可归为热传导反问题的求解。利用通过解析法求解热传导正问题得出的结论，提出基于遗传算法优化求解的红外无损检测缺陷信息新方法，该算法采用浮点数编码，并采用多遗传算子并行损作，不仅获得了好的结果，而且维系了种群的多样性。模拟实验验证了算法的鲁棒性和可靠性。     

高温DC SQUID在无损检测中的应用

成功制备了用于无损检测的YBCO垫圈型DC SQUID,利用该器件建立了一套扫描SQUID显微镜无损检测装置,采用多极激励场的结构,引入高阶梯度,提高敏感元件-高温SQUID的平衡度,以及减小激励场的空间尺度来提高探测元件无损检测的灵敏度,利用该装置对圆孔缺陷的铝材料样品施加电磁激励并进行了二维磁场扫描成像,获得了较好的实验结果.     

电流变液的微波透射调控行为

依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.     

基于纠缠见证的路径纠缠微波检测方法

提出了一种基于纠缠见证的路径纠缠微波信号检测方法.路径纠缠微波是微波频段上的连续变量纠缠,介绍了利用微波压缩态和微波分束器制备路径纠缠微波的方法.根据部分转置正定判据以及2?2纠缠态密度矩阵的部分转置具有负本征值的性质,分别对常见的两种2?2纠缠进行了纠缠见证算符的构造,用于对两路信号是否为纠缠态进行判定.将连续变量纠缠的路径纠缠微波分解为大量2?2纠缠子系统叠加的纠缠态,证明其能够利用所构造的2?2纠缠见证算符来检测路径纠缠微波.同时分析了微波分束器的作用,并利用微波分束器设计了一种用于检测路径纠缠微波信号的实验方案,并在理论上分析了纠缠检测所得到的结果.结果表明,该方法能够有效检测路径纠缠微波信号,降低了检测的复杂度和计算量.本文的研究为纠缠微波的检测提供了思路.