Page 59 - 无损检测2023年第九期

王若男, 等:

PE结构埋深缺陷的微波无损可视化检测

积较小。对图4的分析表明, 当试件出现埋深缺陷 但缺陷回波占据一定反射波能量, 造成直达波能量
时, 微波探头拾取的反射波能量降低。这是因为微 占比下降, 因此, 所接收微波检测信号幅值减小。
波探头所拾取的反射波不仅包含目标缺陷的回波成 此外, 图4所示缺陷处与无缺陷处的检测信号
存在差异, 表明微波检测信号对于缺陷信息具有表
分, 还包括了由试件表面直接反射或探头内部空气 -
口径间自耦而形成的直达波。直达波不携带缺陷信 征作用。由于时域信号与时间采样点轴所围面积
息, 然而其对应信号强度远高于携带缺陷信息的缺 ( 即时域信号面积) 与缺陷尺寸存在关联性 [ 15 ] , 提取
陷回波信号强度。相较无缺陷情况, 当试件存在缺 该面积作为各扫描点处微波检测信号特征对各埋深
陷时, 虽然直达波在微波检测信号中占据主导地位, 缺陷进行成像, 成像结果如图5所示。

图4 试件的微波检测频域信号与时域信号

图5 PE试件背面缺陷成像结果
由图5可见, 采用双脊波导和矩形波导均可对 ( 如S 11 实部) 建立 m×n 数据矩阵A , 其中, m 为工
试件中各埋深缺陷实现可视化, 其中, 高频段双脊波 作频段内的频率点数, n 为微波探头扫查点数。对
导所得缺陷图像清晰度最高, 而低频段双脊波导所 A 进行奇异值分解
得缺陷图像最为模糊。然而通过分析缺陷成像结果 A= USV T ( 1 )

可以注意到, 受直达波的影响, 各探头对应的缺陷成 式中: U 和V 分别为m×m 和n×n 正交矩阵; S 为
像图中缺陷区域与背景区域间的对比度均偏低。因 m×n 对角矩阵, 其具体形式为
此, 为了目标特征增强及缺陷图像质量提升, 直达波 σ 1 0 0 … … 0

抑制方法的研究十分必要。 0 σ 2 0 … … 0
2.2 直达波抑制方法及缺陷平面尺寸评估 S= 0 0 … … … 0 ( 2 )
考虑到直达波对埋深缺陷微波检测的不利影 … … … σ r … …
响, 在相关文献 [ 16 ] 的基础上, 探究基于奇异值分解 … … … … … …

( Sin g ularvaluedecom p osition , SVD ) 的微波近场检 0 0 0 … … 0

参数数据 式中: σ ii=1 , 2 ,…, r ) 为A 的奇异值, 存在数值关
测直达波抑制方法。利用试验测得的S 11 (
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2023年 第45卷 第9期
无损检测