[發明專利]一種泡沫材料的大視場太赫茲無損檢測方法

有效

• 申請號: 202010988229.6
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112504998B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 陳健;李志鵬;王慧;涂學湊;蘇潤豐;周德亮;康琳;金飚兵;吳培亨
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581;G01N21/55;G01N21/47
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種泡沫材料的大視場太赫茲無損檢測方法，建立收發同路式像方機械旋轉鏡掃描的太赫茲無損成像系統；構建太赫茲無損成像系統的強度與入射角度的關系模型；利用太赫茲無損成像系統對無缺陷泡沫材料制成的被測物進行太赫茲無損檢測成像測試，對無缺陷泡沫材料對應的太赫茲圖像數據進行數據擬合，得到強度與入射角度關系的特定曲線；利用太赫茲無損成像系統對有缺陷泡沫材料制成的被測物進行太赫茲無損檢測成像測試，結合強度與入射角度關系的特定曲線，對有缺陷泡沫材料對應的太赫茲圖像數據進行強度校正，識別缺陷。本發明通過對太赫茲無損成像系統的光反射模型的建立和后期的太赫茲圖像處理，使得鏡面反射成像和漫反射成像相結合。

技術領域

本發明涉及太赫茲檢測技術，具體涉及一種泡沫材料的大視場太赫茲無損檢測方法。

背景技術

太赫茲(THz)波因其寬帶寬、能量低、穿透力強等特點被廣泛應用于生物、化學等諸多領域。在無損檢測中，主動太赫茲成像在檢測大多數干燥、非金屬和非極性材料的內部缺陷方面具有獨特的優勢。為了探索太赫茲波成像技術檢測泡沫材料缺陷的可能性，美國紐約州倫塞勒工學院太赫茲研究中心的研究人員測量了一系列預先設置缺陷的泡沫材料樣品進行無損檢測，結果在同時使用的四種檢測方法(其它為超聲、射線和紅外波)中太赫茲波效果最好。充分證明太赫茲波可以很好的對航天飛機燃料艙的隔熱材料進行有效的無損探傷。對航天飛機隔離層泡沫材料中缺陷的成功探測使得THz波技術在無損檢測領域異軍突起，成為無損檢測行業的新技術之一。

考慮到成本問題，目前大部分有源太赫茲無損檢測系統采用的是單個源和單個探測器，通過單像素逐點掃描實現成像。而旋轉鏡機械掃描由于能大幅度的提升成像速度得到了廣泛使用。對于太赫茲波來說，大多數物體表面處于粗糙和光滑之間。物體表面的反射由兩部分組成：漫反射和鏡面反射。利用收發同路式像方旋轉鏡機械掃描的太赫茲無損成像系統進行大視場成像時，在視場范圍內，入射光無法全部垂直于被測物，整個視場無法全部實現理想鏡面反射成像，缺陷無法被全部識別。

發明內容

本發明的目的在于提供一種泡沫材料的大視場太赫茲無損檢測方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種泡沫材料的大視場太赫茲無損檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、建立收發同路式像方機械旋轉鏡掃描的太赫茲無損成像系統；

步驟二、構建太赫茲無損成像系統的強度與入射角度的關系模型；

步驟三、利用太赫茲無損成像系統對無缺陷泡沫材料制成的被測物進行太赫茲無損檢測成像測試，對無缺陷泡沫材料對應的太赫茲圖像數據進行數據擬合，得到強度與入射角度關系的特定曲線；

步驟四、利用太赫茲無損成像系統對有缺陷泡沫材料制成的被測物進行太赫茲無損檢測成像測試，結合強度與入射角度關系的特定曲線，對有缺陷泡沫材料對應的太赫茲圖像數據進行強度校正，以實現缺陷識別。

步驟二中，構建太赫茲無損成像系統的強度與入射角度的關系模型，具體方法為：

步驟2.1、構建視場范圍內約束光束質量的經驗函數，表示為：

其中，為衍射中心歸一化強度；θ為入射光角度；p₁、p₂為擬合參量；

步驟2.2、構建入射光角度對反射光強影響的雙向反射分布函數，具體采用Torrance-Sparrow模型，表示為：

其中，BRDF為雙向反射分布函數；F為菲涅耳因子；D為微面分布函數；G為幾何衰減函數；k(0≤k≤1)是將漫反射與鏡面反射聯系起來的參量；

步驟2.3、確定反射光強與BRDF關系，表示為：

I＝I₀·BRDF·cos(θ)