Page 132 - 无损检测2021年第二期

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2019 年国防科学技术进步三等奖）等。 裂纹缺陷。由此可见，太赫兹多光谱成像技术为孔洞、裂
纹和分层缺陷的检测提供了新思路。此外，对该样品进行
2 复合材料太赫兹无损检测 了层析成像分析（见图 5），还对裂纹型缺陷的耐高温复

近年来，团队主要针对多胶接结构耐高温复合材料、 合材料进行了太赫兹多光谱成像（见图 6）。
涂层材料、玻璃纤维增强复合材料、橡胶、陶瓷等复合材
料开展了太赫兹无损检测研究工作。
2.1 多胶接结构耐高温复合材料太赫兹无损检测
耐高温复合材料以其密度小、热膨胀系数小、强度和
刚度高、质量轻、良好的抗腐蚀和耐高温性能等优异特性，
被广泛应用于航空航天领域。通过粘接工艺将耐高温复合
材料和刚性基体连接在一起，形成坚固持久的结构，用于
对抗外界的高温。由于粘接两侧材料刚性较大，而粘接结
构在使用过程中需要承受机械载荷，不允许承受变形载荷，
因此采用一层软垫连接耐高温复合材料与基体，消除形变
的传递，构成耐高温复合材料 - 上粘接层 - 缓冲垫 - 下粘
接层 - 金属基体 5 层胶接结构复合材料（见图 3）。

图 5 孔洞型缺陷耐高温复合材料层析图像

图 3 多胶接结构耐高温复合材料实物 图 6 裂纹型缺陷耐高温复合材料太赫兹多光谱成像

2.1.1 耐高温复合材料内部缺陷 2.1.2 多胶接结构耐高温复合材料粘接层厚度均匀性分析
耐高温复合材料为疏松材料，本身较脆。针对其易产 缓冲垫是一种纤维编织型材料，具有较大的孔隙，流
生的内部缺陷，团队研究了带有孔洞缺陷的复合材料太赫 体型粘接剂涂覆在缓冲垫上之后，会在其内部发生渗透现
兹无损检测成像方法。在耐高温复合材料的上表面和侧表 象。在检测过程中，薄胶层内部的太赫兹波会发生多次反
面分别制做了 6 个不同大小、不同深度的孔洞，采用多光 射，再加上渗透界面的存在，太赫兹信号会变得复杂，以
谱成像法对其进行分析（成像见图 4）。 致无法区分粘接层界面的信息，加大了检测难度。
针对多胶接结构耐高温复合材料粘接层厚度的检测，
结合仿真结果，分别对耐高温复合材料 - 缓冲垫之间的胶
层厚度均匀性和缓冲垫 - 基体之间的胶层厚度均匀性进行
成像分析（见图 7）。

图 4 孔洞型缺陷复合材料不同频率段太赫兹多光谱成像
从成像效果来看，低频率段对自身缺陷有明显的检测
效果。在 0.17 THz 频率段，孔洞缺陷的成像较为明显；
在 0.25 THz 频率段，裂纹缺陷的成像效果较好，除预置 （a）上粘接层厚度均匀性 （b）下粘接层厚度均匀性
孔洞缺陷外，在其边缘位置处可观察到钻孔过程中出现的 图 7 多胶接结构复合材料上、下粘接层厚度均匀性
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2021年 第43卷 第2 期
无损检测