电磁传播特性在复合材料中的应用分析(08-100)

　　若在第i层与第i+1层间存在厚度为d的粘脱缺陷,这实际上等效于在第i层与i+1层间增加一层空气介质,如图3所示,此时第i层介质与空气层的分界面处的总反射系数为：

　　式中　k0—波在空气中传播时的波数;R′,R″—第i层和i+1层介质与空气层分界面上的反射系数;R′=ki-k0ki+k0;R″=k0-ki+1k0+ki+1。

　　显然,由于粘脱缺陷的出现,将会改变反射系数,采用矢量网络分析仪可测量出反射系数模和相位的改变。一般说来,由于层间脱粘而引入的空气层厚度约在0.1 ～ 0.01mm,所以波在空气中的行程对反射系数相位的影响可忽略不计。

　　讨论

　　微波用于检测多层媒质间的脱粘时,目前所用的反射波法和透射波法能有效检测是否存在层间脱粘,而且能检测出脱粘的程度,但精确测量其脱粘的面积较为困难。多层复合材料的层间脱粘也可用透射波法来测量。但由于脱粘引入的空气层,一方面要增大波的反射,减小透射波振幅;另一方面要引入额外的相位延迟。因此,层间的脱粘将会改变总的传输系数T。微波无损检测的实验研究方向、微波的传播、反射和散射理论,目前只能对一些边界条件较为规则者进行求解。在实际问题中,大多数缺陷的形状是不规则的,不可能求出其解析表达式,只能通过实验的方法来求出其关系。对媒质的非均匀性检测,无论是用反射波法还是散射波法测量,波的反射和散射与其本身的形状、尺寸、取向和波的频率有关。在实际工程中,材料的性质主要取决于材料不均匀的程度,因此,可通过检测散射波的功率量级来实现。在实测中,应采集从不同入射角度、不同频率下的反射波功率和散射波功率。一般说来,频率越高,检测的精度也越高。但对脱粘检测来说,该结论是不成立的。由于散射波相位与频率具有周期关系,当检测频率太高时,其散射波的相移反而较小,所以,用相敏法测量脱粘时,建议首先用扫频源寻找一最佳频点。