【儀表網(wǎng) 儀表標準】由中國材料與試驗團體標準委員會無損檢測技術及設備領域委員會(CSTM/FC94)歸口承擔的《無損檢測太赫茲時域光譜檢測和評價方法》團體標準已完成征求意見稿，按照《中關村材料試驗技術聯(lián)盟團體標準管理辦法》的有關規(guī)定，現(xiàn)公開廣泛征求意見。
 

　　太赫茲時域光譜無損檢測技術在航空航天領域應用前景廣泛。不僅應用于航天飛機機體上的疲勞檢查、隱患排查，還可以應用于復合材料、陶瓷材料、塑料材料等非金屬材料的檢測工作。此外，在建筑物內(nèi)的墻和地板的檢測，瓷磚和紙張等產(chǎn)品的生產(chǎn)檢測以及印刷電路板的脫層、密封性檢測等領域，太赫茲時域光譜無損檢測技術同樣有著廣泛的應用前景。
 

　　在復合材料的太赫茲無損檢測方面，國外較國內(nèi)發(fā)展較快，國外在多種復合材料方面對太赫茲技術均有嘗試，相關研究單位聯(lián)合建立了THz光譜數(shù)據(jù)庫，擁有上萬種材料的THz譜。而國內(nèi)太赫茲發(fā)展起步較晚，在復合材料太赫茲無損檢測方面大多處在實驗室驗證或工程測試階段，核心設備均依賴國外進口。而且國內(nèi)目前對太赫茲無損檢測的研究主要靠檢測樣品進行的，缺乏有理論模型的研究工作。
 

　　太赫茲(THz)無損檢測技術作為一種新興的無損檢測技術，較超聲檢測而言，無需使用耦合劑，為各種新型復合材料的無損檢測提供了解決方案；較射線檢測而言，THz波的能量僅有毫電子伏特量級，對人體沒有傷害，符合無損檢測綠色化的發(fā)展趨勢；較激光錯位散斑、紅外無損檢測而言，受檢測環(huán)境影響較小，適用于各種惡劣的檢測環(huán)境；較渦流等電磁檢測而言，THz波可穿透非極性材料，為非極性材料無損檢測提供了新思路。
 

　　本標準參照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準起草單位：中國特種設備檢測研究院，長春理工大學，碩德(北京)科技有限公司，成都神龍爵光電科技有限公司。
 

　　本標準主要包括：規(guī)定了使用太赫茲時域光譜對非金屬材料進行無損檢測的術語、原理、檢測要求、檢測系統(tǒng)、檢測工藝、數(shù)據(jù)處理、檢測記錄和試驗報告等。
 

　　基本原理：
 

　　太赫茲波在某些物質(zhì)中會被色散和吸收效應調(diào)制，當被檢測對象存在缺陷時，太赫茲波透過檢測對象時其幅值和相位會發(fā)生異常變化；因此通過檢測太赫茲波的幅值和相位可反應被檢對象的缺陷。
 

　　太赫茲時域光譜技術是利用飛秒激光脈沖入射到光導天線上激發(fā)出載流子，載流子在外加電場的作用下發(fā)生定向運動并輻射出包含多個太赫茲頻域信號的脈沖式電磁波；通過測量太赫茲電場強度隨時間的變化曲線，并對時域曲線進行傅里葉變換，可計算出太赫茲頻域強度及相位信息。當被測材料中出現(xiàn)孔洞、脫粘、夾雜等缺陷，接收太赫茲光譜中會出現(xiàn)相位和時間信息的不同，通過對接收的信號進行成像、特征識別等分析方法，鑒別材料的質(zhì)量問題，并定性、定量分析缺陷。
 

　　通用檢測工藝規(guī)程：
 

　　開展太赫茲時域光譜檢測的單位應制定通用檢測工藝規(guī)程，其內(nèi)容至少應包括如下要素：a) 實用范圍；b) 引用的標準、法規(guī)；c) 檢驗人員資格要求；d)檢測設備；e) 試塊要求；f) 參數(shù)設置；g) 檢測對象；h) 檢測方法和步驟；i) 數(shù)據(jù)處理方法；j) 檢測結果的評價；k) 檢測人員、日期；l) 其他注意事項；m) 檢測記錄、報告和資料存檔；n) 編制、審核和批準人員；o) 編制日期。
 

　　檢測方法：
 

　　1.檢測準備
 

　　選擇檢測鏡頭。應根據(jù)被檢對象厚度選擇合適焦距的檢測鏡頭。例：1英寸鏡頭適用于厚度小于10mm受檢件；3英寸鏡頭適用于厚度d∈(10，50)mm受檢件；6英寸鏡頭適用于厚度d∈(50,110)mm受檢件。
 

　　選擇掃描裝置。應根據(jù)被檢對象結構選擇掃描裝置，分別為二維掃描裝置和智能機器人化掃描裝置。a) 當樣件表面為平面或滿足曲率小于2°時，選擇二維移動導軌帶動太赫茲鏡頭對樣件進行掃描成像；b) 當樣件結構曲率大于2°時，為了滿足測量精度，選擇機械臂配合太赫茲鏡頭對樣件進行三維化測量。其中，移動式升降臺主要用于太赫茲時域光譜機器人化無損檢測系統(tǒng)的搭載。微調(diào)裝置用于調(diào)節(jié)鏡頭與樣件間的位移，保證樣件處于鏡頭的焦距處。
 

　　系統(tǒng)校驗。登記必要的信息，例如，被檢測物體的名稱、編號、材料、結構等，必要時，應留存照片。
 

　　2.檢測實施
 

　　對焦。利用微調(diào)裝置調(diào)節(jié)鏡頭與被檢測物體之間位置，保證被檢測物體處于鏡頭焦距范圍內(nèi)，使得太赫茲時域信號峰峰值最大，頻域信號能量值最大。當需要改變工作距離或是更換鏡頭時，應重新進行對焦。
 

　　設置檢測時窗。使用反射式檢測試件時，保證試件上、下表面時域信息完全包含在檢測時窗中，若試件較厚，檢測時窗不能包含全部信息，可分兩次檢測試件或者調(diào)整檢測時窗范圍。
 

　　設置系統(tǒng)參數(shù)。太赫茲時域光譜技術檢測的參數(shù)設置應考慮被檢物大小、檢測效率以及缺陷的幾何特性。受檢件若為粘接結構復合材料或者其他復雜情況下，應使用參考試件來建立合適的檢測參數(shù)。
 

　　(1)被檢物尺寸較大、允許缺陷尺寸指標較低時，建議采用較大步距先對材料進行粗檢，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域后，對局部區(qū)域進行較小步距精檢。
 

　　(2)太赫茲時域光譜技術檢測效率受設置的檢測步距影響，設置較大步距，檢測效率高，但同時降低了檢測精度，對缺陷識別尺寸精度較低；反之，設置檢測較小步距，檢測精度提高，檢測效率降低。
 

　　(3)對于尺寸小、較難識別的缺陷，建議設置較小步距對樣件進行檢測。
 

　　本標準適用于對太赫茲具有一定透射性的材料的自身缺陷、粘接缺陷等的檢測、定性判斷及定量分析。檢測對象一般為非極性材料，如：陶瓷材料、塑料材料、層壓結構復合材料、蜂窩結構復合材料等。