【儀表網(wǎng) 儀表標(biāo)準(zhǔn)】由中國材料與試驗團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會(CSTM/FC94)歸口承擔(dān)的《無損檢測太赫茲時域光譜檢測和評價方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)已完成征求意見稿，按照《中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》的有關(guān)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(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。不僅應(yīng)用于航天飛機(jī)機(jī)體上的疲勞檢查、隱患排查，還可以應(yīng)用于復(fù)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(lǐng)域，太赫茲時域光譜無損檢測技術(shù)同樣有著廣泛的應(yīng)用前景。
 

　　在復(fù)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(fù)合材料方面對太赫茲技術(shù)均有嘗試，相關(guān)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(fù)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(shè)備均依賴國外進(jìn)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(jìn)行的，缺乏有理論模型的研究工作。
 

　　太赫茲(THz)無損檢測技術(shù)作為一種新興的無損檢測技術(shù)，較超聲檢測而言，無需使用耦合劑，為各種新型復(fù)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(biāo)準(zhǔn)參照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國特種設(shè)備檢測研究院，長春理工大學(xué)，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(biāo)準(zhǔn)主要包括：規(guī)定了使用太赫茲時域光譜對非金屬材料進(jìn)行無損檢測的術(shù)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(yīng)調(diào)制，當(dāng)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(yīng)被檢對象的缺陷。
 

　　太赫茲時域光譜技術(shù)是利用飛秒激光脈沖入射到光導(dǎo)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(qiáng)度隨時間的變化曲線，并對時域曲線進(jìn)行傅里葉變換，可計算出太赫茲頻域強(qiáng)度及相位信息。當(dāng)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(jìn)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(yīng)制定通用檢測工藝規(guī)程，其內(nèi)容至少應(yīng)包括如下要素：a) 實用范圍；b) 引用的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)；c) 檢驗人員資格要求；d)檢測設(shè)備；e) 試塊要求；f) 參數(shù)設(shè)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(jié)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(zhǔn)人員；o) 編制日期。
 

　　檢測方法：
 

　　1.檢測準(zhǔn)備
 

　　選擇檢測鏡頭。應(yīng)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(yīng)根據(jù)被檢對象結(jié)構(gòu)選擇掃描裝置，分別為二維掃描裝置和智能機(jī)器人化掃描裝置。a) 當(dāng)樣件表面為平面或滿足曲率小于2°時，選擇二維移動導(dǎo)軌帶動太赫茲鏡頭對樣件進(jìn)行掃描成像；b) 當(dāng)樣件結(jié)構(gòu)曲率大于2°時，為了滿足測量精度，選擇機(jī)械臂配合太赫茲鏡頭對樣件進(jìn)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(jī)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(jié)構(gòu)等，必要時，應(yīng)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(dāng)需要改變工作距離或是更換鏡頭時，應(yīng)重新進(jìn)行對焦。
 

　　設(shè)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(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。太赫茲時域光譜技術(shù)檢測的參數(shù)設(shè)置應(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)合材料或者其他復(fù)雜情況下，應(yīng)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(biāo)較低時，建議采用較大步距先對材料進(jìn)行粗檢，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域后，對局部區(qū)域進(jìn)行較小步距精檢。
 

　　(2)太赫茲時域光譜技術(shù)檢測效率受設(shè)置的檢測步距影響，設(shè)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(shè)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(shè)置較小步距對樣件進(jìn)行檢測。
 

　　本標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)復(fù)合材料、蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料等。