毫米波检测在工业无损检测中的应用

一、 什么是毫米波无损检测

毫米波无损检测是以毫米波为信息载体，对各种适合其检测的材料和构件进行无损检测和材质评定。毫米波无损检测能对材料和构件的物理性能与工艺参数等非电量实施接触或非接触的快速测量。

二、 什么是毫米波

毫米波是电磁辐射的一种形式，其在电磁频谱中所占频率的位置列于下表所示：

毫米波具有很像光一样的特性，是直线传播的，并能发生反射、折射、衍射或散射。由于毫米波波长比光波长，能穿透到材料的内部，其穿透深度取决于材料的导电率、介电常数和导磁率，毫米波还能从任何界面反射，且受构成材料的分子所影响。

三、 毫米波检测机理及应用

毫米波检测实质上是综合研究毫米波和物质的相互作用，根据材料介电常数与其缺陷或其他非电量之间存在的函数关系，利用毫米波反射、穿透、散射和腔体微扰等物理特性的改变，通过测量毫米波信号基本参数如幅度、相位或频率等的改变量来检测材料或工件内部缺陷或测定其他非电量。

不同的应用对象，检测原理也稍有不同，如下表所示：

根据不同的原理，不同的毫米波无损检测的用途也会不一样，如下表所示：

方法	物理原理	用途
穿透法	在材料内传输的毫米波根据材料内部状态和介质特性不同相应形成透射、散射、部分反射量的差异，测量透射信号的幅度、相位或频率所产生的变化	测量厚度、密度、湿度、介电常数、固化度、热老化度、化学成分、组分化、纤维含量、气孔、夹杂、聚合、氧化、酯化
反射法	由材料表面和内部界面反射的毫米波。其幅度、相位或频率随表面或内部界面状态（介电特性）而相应变化，测量引起变化的参量	检测航空专用玻璃钢、宇航防热用铝基存聚氨酯泡沫、胶接件等的脱粘、分层、气孔、夹杂、疏松；测定金属粗糙度、带状表面的裂缝、划痕深度；测量厚度、湿度、密度及混合物含量等
干涉法	两个或两个以上毫米波波束同时以相同或相反方向传播，彼此产生干涉，监视驻波相位或幅度变化，或建立微波全息图像	检测不连续（如分层、脱粘、裂缝）
散射法	穿透材料的毫米波随材料内部散射中心（气孔、夹杂、空洞、）而产生散射	检测气孔、夹杂、空洞及裂缝

四、 毫米波成像检测优势

介于电子和光电子之间的毫米波与可见光、Ｘ光及超声波一样，可以作为光源对样品进行成像。此外，毫米波成像系统具有如下主要优点：

1. 对非金属材料有很强的穿透力，其衰减系数比超声波低２～３个数量级；

2. 非接触检测，省去了相互接触从而避免污染及与样品发生反应；

3. 高效检测，容易实现实时监测；

4. 输出信号是电信号，避免了光电转换，从而简化了传感器与处理器的界面；

5. 对雾、灰尘、水蒸汽、化学气体和高低温具有很强的穿透和抗干扰能力。

五、 毫米波无损检测案列

1. 包装箱内物品透视检测

2. 装饰墙面内部金属构件透视检测