碳纤维复合材料的红外热波检测

本文就红外热波检测的基本原理和实验方法做简要介绍,并对碳纤维层压板实验结果 作了初步分析．     

GaAs样品对太赫兹微带线频谱特性的影响

太赫兹片上系统是近年来太赫兹研究的热点,是太赫兹系统集成的关键技术。太赫兹微带线（MSL）是太赫兹片上系统的关键,微带线设计的合理性,直接影响着太赫兹片上系统的灵敏度和准确度,为了更好地制作片上系统,以理论模型为参照,利用HFSS（High Frequency Structure Simulator）软件对太赫兹传输线及带阻滤波结构进行了系统的仿真研究。首先研究了微带线结构、微带带阻滤波结构的传输特性,并从应用的角度首次将样品引入仿真模型,研究了以GaAs为例的介电样品对微带滤波结构的滤波特性的影响。设计了358 GHz的微带滤波器结构,并通过改变放置在其上的GaAs样品参数,发现样品对微带滤波结构的中心滤波频率有明显影响。为太赫兹微带线的设计制作提供了精确的理论数据。     

太赫兹远距离快速扫描成像系统的设计

在太赫兹成像技术研究中,分辨率、成像时间和距离是非常关键的参数指标,为了推动太赫兹成像技术的实用化,特别是提高对隐藏危险物品的远距离快速预警检测能力,提出被动式远距离太赫兹快速扫描成像系统。该系统采用单个太赫兹探测器和光机扫描相结合的方式。扫描子系统中,将六面体转镜置于离轴三反镜系统的平行光路中,使扫描范围从广泛研究中采用的物空间转换到像空间有效缩小了扫描区域,缩短了成像时间。本套被动式扫描成像系统主要参数:探测器频率0.34 THz,成像距离10 m,视场1.51.5,成像分辨率3 cm,成像时间1 s。     

基于经验小波系数模态分解的太赫兹成像纵向分辨增强

为了提高太赫兹成像探测的纵向分辨率,提出了一种基于连续小波的经验模态分解的纵向分辨率增强新方法。首先先对样品的频域信号进行连续小波变换处理,获得其相对应的连续小波变换系数;然后对获得的连续小波系数进行经验模态分解,将其自适应地分解为一系列的本征模式函数和一个残差信号,并提取其中第一阶本征模式函数为成像参数进行三维重构,获得最终的三维本征模函数图像,以此来提高太赫兹检测图像的纵向分辨率。为验证方法的有效性,采用150 ～220 GHz高频太赫兹调频雷达成像系统分别对两种含内部脱胶缺陷的夹层结构复合材料进行成像检测并利用提出的方法进行处理,得到了纵向分辨率被有效增强,清晰度被有效提高的检测结果图像,这为未来的太赫兹计算机断层扫描成像和太赫兹无损检测应用研究提供了新的思路。     

角反射器在太赫兹波段的散射特性研究

太赫兹雷达散射特性的研究对于目标识别、跟踪以及截获有重要意义.设计了0.22 THz频率步进雷达散射截面(Radar Cross section,RCS)测量系统,提出了针对频率步进太赫兹雷达信号体制下,角反射器RCS的提取方法.采用实验与仿真相结合的方式,得到了单个角反射器和角反射器组在4°范围内的太赫兹雷达散射截面.结果表明,角反射器类目标的RCS实验测量结果与理论计算结果在误差范围内一致性较好,为进一步精确测量目标在太赫兹波段的散射特性奠定了研究基础.     

Anomalous behaviours of terahertz reflected waves transmitted from GaAs induced by optical pumping

Femtosecond pump-terahertz probe studies of carrier dynamics in semi-insulating GaAs have been investigated in detail for various pump powers. It is observed that, at high pump powers, the reflection peaks flip to the opposite polarity and dramatically enhance as the pump arrival time approaches the reflected wave of the terahertz pulse. The abnormal polarity-flip and enhancement can be interpreted by the pump-induced enhancement in the photoconductivity of GaAs and half-wave loss. Moreover, the carrier relaxation processes and surface states filling in GaAs are also studied in these measurements.     

可见光敏引发聚合甲基丙烯酸甲酯的动力学研究

本论文用膨胀计法进行了甲基丙烯酸甲酯在氯仿溶液中可见光光敏引发聚合动力学的研究。此光敏引发体系由光敏剂1,3,3-三甲基-2-[5-(1,3,3-三甲基-2-吲哚叉)-1,3-戊二烯]吲哚碘盐(简称NK-529),引发剂邻氯代六芳基双咪唑(简称o-Cl-HABI),氢给体3-巯基-4-甲基-4氢-1,2,4-三氮唑(简称MTA)组成。研究结果表明,此光敏聚合体系的光聚合速率与各组分的动力学方程如下:R_p=K(NK-529)^0.51(HABI)^0.41(MTA)^0.36(MMA)^1.0.     

碳纤维层压板冲击损伤的红外热波检测

采用无损检测技术对碳纤维增强复合材料进行检测是保证其构件质量的必要手段.介绍了利用红外热波无损检测技术对碳纤维增强多层复合材料板冲击损伤试件检测的结果,并将热波检测结果与超声C扫描检测结果进行比较,结果表明两种检测方法各具优势.热波检测技术与超声检测技术结合起来对碳纤维增强多层复合材料板冲击损伤无损检测效果更佳.     

非线性拟合方法用于透射式脉冲红外技术测试碳/碳复合材料的热扩散系数

为了测试碳/碳复合材料的热扩散系数,本文提出了非线性拟合用于透射式脉冲红外检测的数据处理方法.非线性拟合通过循环迭代的方法持续调整拟合参数,让理论值不断逼近实验值,直至获得最佳结果.传统的透射式脉冲红外成像技术利用半高时间法测试材料的热扩散系数,但通常会受到采集时间不足和信噪比差的限制.本文提出的非线性拟合方法可以有效消除或减弱这两种影响.在使用该方法之前,首先选用常见的304不锈钢评估了该方法的测量精度及拟合长度对测试结果的影响.结果显示304不锈钢的测量精度达到0.3%,且当拟合长度不小于半高时间法采集时间的1/5时,拟合长度对非线性拟合结果影响很小.随后使用该拟合方法测试了不同厚度的碳/碳复合材料试件,并通过热扩散系数测量结果分析了试件之间的热参数差异性和材料自身的均匀性.     

Experimental research on spectrum and imaging of continuous-wave terahertz radiation based on interferometry

A system for measuring terahertz spectrum is proposed based on optical interferometer theory, and is experimentally demonstrated by using a backward-wave oscillator as the terahertz source. A high-resolution, high-precision interferometer is constructed by using a pyroelectric detector and a chopper. The results show that the spectral resolution is better than 1 GHz and the relative error of frequency is less than 3%. The terahertz energy density distribution is calculated by an inverse Fourier transform and tested to verify the feasibility of the interferometric approach. Two kinds of carbon-fiber composites are imaged. The results confirm that the interferometer is useful for transmission imaging of materials with different thickness values.