双锥面轴棱锥产生长无衍射距离的太赫兹贝塞尔光束

为了克服传统轴棱锥产生太赫兹贝塞尔光束无衍射距离短的局限,设计了一种双锥面轴棱锥结构。基于几何光学理论对双锥面轴棱锥产生太赫兹贝塞尔光束的原理进行了分析,并对太赫兹贝塞尔光束的无衍射特性和双锥面轴棱锥顶点对齐误差对无衍射特性的影响进行了理论和仿真计算分析。同时,采用透射式太赫兹时域光谱系统对双锥面轴棱锥的功能进行了实验验证。仿真和实验结果表明：太赫兹波经过锥面底角为γ₂=20°、γ₁=15°的双锥面轴棱锥后能够产生110 mm无衍射距离的太赫兹贝塞尔光束,相较于传统轴棱锥,无衍射距离增加了82.63 mm;无衍射距离随着锥形底面角度的增加而增大。     

PMI异形曲面构件太赫兹时域光谱检测

异形曲面构件在航空、航天、船舶等领域应用广泛,其粘接质量成为影响工作安全的重要因素。太赫兹凭借其独特的物理特性,近乎是对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)材料粘接质量进行检测的唯一手段。异形曲面构件上下表面曲率不一致,仅以上表面作为基准曲面进行路径规划时,无法对异形曲面构件粘接质量进行准确判断。对此,在下表面固定不同形状的金属片模拟粘接层中的缺陷,分别以异形曲面构件上下表面为基准曲面,采用机器人化太赫兹时域光谱检测系统进行检测。对上下表面2个基准曲面的太赫兹成像结果进行对比分析,结果表明,以下表面为基准曲面进行检测时,区域Ⅱ、Ⅲ处信号信噪比,较上表面为基准曲面检测时提高12.09 dB、10.39 dB;区域Ⅱ、Ⅲ处金属片实际检测面积与理论面积比值,较上表面为基准曲面检测时提高55.97%、80.81%,更好地满足了异形曲面构件的检测要求。这项工作将促进太赫兹成像在实践中的应用,并为相关领域的进一步研究提供支撑。     

小波去噪在太赫兹无损检测中的应用

提出了层析短时积分成像法,并通过实验验证了该方法的数据质量更高,成像效果优于传统的层析成像法;在小波去噪理论方面,结合太赫兹信号的特点提出δ-σ评价规则,利用该评价规则遴选出最优的小波去噪组合(即sym7小波,分解尺度为5),并以此为基础设计酚醛塑料样件进行无损检测层析短时积分成像实验,对比不同的小波去噪组合,从识别缺陷数量、缺陷识别率这两个主观评价指标和韦伯对比度这一客观评价指标上对比小波去噪的效果,结果表明:sym7小波(分解尺度为5,软阈值处理)对酚醛楔形缺陷无损检测信号小波去噪具有良好的效果,信号预处理后的样件无损检测图像背景噪声带得到了有效抑制,预制缺陷与背景区域的对比效果更加明显,能够清晰准确地获取样件的内部结构变化。     

基于小波散射网络的聚乙烯管道热熔接头缺陷太赫兹识别

采用频率范围为0.25～2.5 THz的反射式脉冲太赫兹时域光谱系统,对聚乙烯管道热熔接头缺陷进行了无损检测。利用PE100板材之间的热熔焊接模拟实际聚乙烯管道的热熔焊接,分别制作了标准热熔焊接和冷焊、过焊、未熔合和夹杂热熔缺陷接头样件。通过太赫兹系统逐点扫描,并对接头位置进行了波形及峰度成像分析。其中未熔合和夹杂热熔缺陷样件与标准焊接样件在波形上有明显差别;冷焊、过焊、未熔合及夹杂热熔缺陷在峰度成像图中可见明显缺陷轮廓。针对标准焊接和夹杂、未熔合热熔缺陷构建第一类小波散射网络-卷积神经网络缺陷识别模型进行缺陷定性分析,其缺陷识别率均可达到98%以上。针对标准焊接和夹杂金属、粗沙、树枝缺陷构建第二类缺陷识别模型进行定量识别,其缺陷识别相对误差均在7.42%以下。     

基于梯度阈值的太赫兹时域信号自适应稀疏算法

胶接结构广泛应用于航空航天等国防领域,但在工艺制作及使用过程可能会产生胶接界面脱粘缺陷和损伤,由于太赫兹无损检测技术对非金属材料良好的穿透性能,已被广泛应用于复合材料的无损检测中,太赫兹无损检测技术在多层胶接结构样件胶层内部缺陷的无损检测方面具有较大优势。利用反射式太赫兹时域光谱系统检测多层胶接结构样件,得到的具有样件内部材料信息的太赫兹时域信号,但信号中还包含了大量的冗余特征和噪声等无效信息,这些无效信息大大降低了信号处理和分析效率。针对这一问题,文中提出了基于二阶梯度法提取太赫兹时域信号有效特征,以飞行时间误差为限制条件基于信号的时域特征自适应确定阈值,稀疏太赫兹时域信号,减少信号中冗余无效信息,实现太赫兹时域信号的有效压缩。然后,通过二值化图像分割识别多高斯恢复信号和太赫兹时域光谱系统检测信号的太赫兹图像缺陷区域。最后,制备具有脱粘缺陷的多层胶接结构样件,开展太赫兹无损检测实验。结果表明：文中算法的数据压缩率达到了81%,相比传统压缩算法离散余弦变换提高了59%,相比主成分分析算法提高了75%,相比K-SVD字典学习算法提高了26%,缩短了约80%的数据计算时间,减小了约95%数...