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微波热成像:“烘焙”式的无损检测
发布:kittyll   时间:2016/3/31 15:23:13   阅读:683 
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Kristen Donnell教授(右)和她的电气工程博士学位的学生Ali Foudazi (左)在研究有源微波热成像的检测结果。他们重点关注混凝土和铝内部的缺陷,这项研究有助于进一步提升驾车人士和航空旅客出行的安全性。


密苏里科技大学的一名电气工程师正使用微波能量来检测混凝土和铝,而未来这项研究可能会使我们的桥梁和飞机部件变得更为安全。

她就是Kristen Donnell博士,密苏里科技大学电气计算机工程的助理教授,她使用一个同源微波自记温度仪(AMT)对各种材料进行研究,突出这些材料中可能影响安全性或有效性的缺陷。
 
工作原理是利用微波能量对某种材料的指定部分进行加热,这看上去就像是红外热成像。Donnell表示,这是一种还没有得到完全开发的无损检测(NDT)技术,但密苏里科技大学正试图成为开创这种方法的先驱。
 
Donnell从2003年至2010年在密苏里科技大学获取了理科硕士学位以及电气工程博士学位,同时,她于两年前开始关于AMT的研究。她使用一个1至20千兆赫的高频喇叭天线来加热检测对象,通过一个红外传感器来观察它们,同时传感器会将数据发送至计算机。
 
因为热脉冲只能持续几秒钟,因此Donnell的方法减少了使用传统闪光加热灯时会发生热破坏的风险,同时AMT能够以一个预定的深度聚焦热量,而不是对整个对象加热。例如,使用闪光加热灯来查看墙壁上的问题时,整个墙壁都需要进行加热;相比之下,使用AMT的方法则可以将热量聚集在一个小范围区域。
 
“它虽然不是一种X射线,但确实能让我们探索内部结构,从而发现缺陷或问题,”Donnell说道。
 

Ali Foudazi(左)正在调整一台红外热成像仪,使其作为微波天线来加热混凝土的部分区域,从而测试其中的缺陷。Kristen Donnell(右)两年来一直在积极研究微波热成像技术。
 
在实验室中使用AMT时,可以对系统进行设置使热量聚集在一个被切割成4英寸大小的混凝土的中心。当计算机生成图像后,我们就可以看到钢筋的性能是否下降(生锈、腐蚀、破损),或是仍处于良好的工作状态中。我们还可以继续对混凝土进行观察,检测其是否存在裂缝或其他可能削弱其性能的缺陷。
 
另外,还可以使用AMT来查看包裹在碳纤维中的材料。AMT可以检查那些没有正确粘合区域的碳纤维粘合性。同样,这种方法也可以检查铝材料存在的缺陷。
 
Donnell表示AMT检测的范围很广泛,除了混凝土和铝材料以外,她认为未来这种方法甚至能够用来检测癌症。当然,这一切都只是对未来的设想,目前还无法实现,她预期要使其真正成为一种行业的检测方法,可能还需要花整整10年的时间。
 

译自:phys.org
来源:材料与测试
译者:兔子小光

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