電磁傳播特性在復合材料中的應用分析(08-100)

　　若在第i層與第i+1層間存在厚度為d的粘脫缺陷,這實際上等效于在第i層與i+1層間增加一層空氣介質,如圖3所示,此時第i層介質與空氣層的分界面處的總反射系數(shù)為：

　　式中　k0—波在空氣中傳播時的波數(shù);R′,R″—第i層和i+1層介質與空氣層分界面上的反射系數(shù);R′=ki-k0ki+k0;R″=k0-ki+1k0+ki+1。

　　顯然,由于粘脫缺陷的出現(xiàn),將會改變反射系數(shù),采用矢量網絡分析儀可測量出反射系數(shù)模和相位的改變。一般說來,由于層間脫粘而引入的空氣層厚度約在0.1 ～ 0.01mm,所以波在空氣中的行程對反射系數(shù)相位的影響可忽略不計。

　　討論

　　微波用于檢測多層媒質間的脫粘時,目前所用的反射波法和透射波法能有效檢測是否存在層間脫粘,而且能檢測出脫粘的程度,但精確測量其脫粘的面積較為困難。多層復合材料的層間脫粘也可用透射波法來測量。但由于脫粘引入的空氣層,一方面要增大波的反射,減小透射波振幅;另一方面要引入額外的相位延遲。因此,層間的脫粘將會改變總的傳輸系數(shù)T。微波無損檢測的實驗研究方向、微波的傳播、反射和散射理論,目前只能對一些邊界條件較為規(guī)則者進行求解。在實際問題中,大多數(shù)缺陷的形狀是不規(guī)則的,不可能求出其解析表達式,只能通過實驗的方法來求出其關系。對媒質的非均勻性檢測,無論是用反射波法還是散射波法測量,波的反射和散射與其本身的形狀、尺寸、取向和波的頻率有關。在實際工程中,材料的性質主要取決于材料不均勻的程度,因此,可通過檢測散射波的功率量級來實現(xiàn)。在實測中,應采集從不同入射角度、不同頻率下的反射波功率和散射波功率。一般說來,頻率越高,檢測的精度也越高。但對脫粘檢測來說,該結論是不成立的。由于散射波相位與頻率具有周期關系,當檢測頻率太高時,其散射波的相移反而較小,所以,用相敏法測量脫粘時,建議首先用掃頻源尋找一最佳頻點。