微波檢測主要方法

1、第一節(jié)微波檢測方法分類微波檢測方法分主動式和被動式兩種，后者包括輻射計檢測方法。主動式微波法如下：點頻連續(xù)波穿透法穿透法 掃頻連續(xù)波穿透法脈沖調(diào)制波穿透法定向耦合器法點頻連續(xù)波反射法反射法掃頻連續(xù)波反射法單探頭魔 T 頻率調(diào)制波反射法雙探頭脈沖調(diào)制波反射法微波法時域反射法散射法 反向散射法點頻駐波法干涉法 多頻全息法掃頻干涉法微波渦流法反射CT法層析法 計算機輔助斷層成像CT 法 穿透 CT法衍射 CT法各類微波檢測方法如表。 該表對各種物理現(xiàn)象和用途進行了比較。 輻射計方法在被動式檢測中具有廣泛的應(yīng)用。在主動式檢測中，特別是利用透射材料的微波在介質(zhì)內(nèi)部的衰減、反射、衍射、色散、相速等物理特性

2、的改變，測定多個方向的投影值，并將它與濾波（核）函數(shù)卷積， 再進行反投影， 用計算機重建圖像的方法， 檢查非金屬材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)件斷層剖面質(zhì)量和加速器粒子束或等離子體的狀態(tài)，用于射電天文，電磁探礦和地層分布測繪等。反映物體內(nèi)不同部位的大小形態(tài)、成份及其變化過程。這是今后重點發(fā)展的方向。表各類微波檢測方法的物理現(xiàn)象和用途方法物理現(xiàn)象用途在材料內(nèi)傳輸?shù)奈⒉?，依照材料?nèi)測厚、密度、濕度、介電常數(shù)、固化度、熱老化度、穿透法部狀態(tài)和介質(zhì)特性不同而相應(yīng)發(fā)生化學(xué)成分、混合物含量、 纖維含量、氣孔含量、 夾雜以透射、散射和部分反射等變化及聚合、氧化、酯化、蒸餾、硫分的測量反射法由材料表面和內(nèi)部反射的微波，其檢

3、測各類玻璃鋼材料，宇航防熱用鋁基厚聚氨脂泡幅度、相位或頻率隨表面或內(nèi)部狀態(tài)沫、膠接工件等的裂紋、脫粘、分層、氣孔、夾雜、疏（介質(zhì)特性）而相應(yīng)變化松；測定金屬板材、 帶材表面的裂紋， 劃痕深度； 測厚，測位移距離，方位以及測濕、測密度、測混合物含量散射法貫穿材料的微波隨材料內(nèi)部散射中檢測氣孔、夾雜、空洞、裂紋心（氣孔、夾雜、空洞）而隨機地發(fā)生散射、干涉法兩個或兩個以上微波波束同時以相檢測不連續(xù)性缺陷（如分層、脫粘、裂縫），圖像顯示同或相反方向傳播，彼此產(chǎn)生干涉，監(jiān)視駐波相位或幅度變化， 或建立微波全息圖象渦流法利用入射極化波、微波電橋或模式檢測金屬表面裂縫， 其深度取決于頻率和傳播微波的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

4、，測定散射、相位信號，探模式知裂縫層析法利用透射材料的微波在介質(zhì)內(nèi)部的檢查非金屬材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)件斷層剖面質(zhì)量和加衰減、反射、衍射、色散、相速等物速器粒子束或等離子體的狀態(tài)， 用于射電天文， 電磁探理特性的改變， 測定多個方向的投影礦和地層分布測繪等。反映物體內(nèi)不同部位的大小形值，并將它與核函數(shù)卷積，再進行反態(tài)、成份及其變化過程投影，用計算機重建圖像圖為常用微波傳感器布置。收發(fā)器材發(fā)射器發(fā)射器接收器發(fā)射器料接收器材料材料材料接收器材才料(a) 單傳感器反射方法(b) 穿透方法(c) 收發(fā)分置反射法(d) 正交放置散射法圖常用微波傳感器布置圖第二節(jié)微波檢測主要方法一、微波穿透法（一）系統(tǒng)微波穿透

5、（或稱傳輸）法檢測系統(tǒng)如圖（ a）所示。微波信號源用來產(chǎn)生等幅連續(xù)波，掃頻波和脈沖調(diào)制波。 當被測材料對微波有吸收時， 比如含有水分， 透射波隨傳輸距離增大而衰減。在檢測前， 應(yīng)把系統(tǒng)中指示器靈敏度放在最小位置， 以免過載而損壞。如果系統(tǒng)阻抗不均勻， 可采用阻抗過渡辦法得到匹配。 根據(jù)幅度、 相位的變化反映材料內(nèi)部狀況這一特點，就可進行材料物理和化學(xué)變化的測定。微波信號源指示器發(fā)射探頭接收探頭微波信號源隔離器檢波器試件指示器試件衰減器20dB檢波器相位比較器定向耦合器發(fā)射探頭接收探頭同相90 相移輸出輸出(a)(b)圖微波穿透檢測系統(tǒng)從接收喇叭探頭取得的微波信號可以直接和微波信號源的信號比較幅

6、度和相位。如圖（b）所示。在此參考信號取V0 cost ，則接收信號V costV coscostV sinsint式中 ,V sin為正交分量（也稱90o 相移分量）； V cos為同相分量。（二）分類穿透法（傳輸法）有三種：點頻連續(xù)波法、掃頻連續(xù)波法、脈沖調(diào)制波法。1 點頻連續(xù)波穿透法微波發(fā)生器的頻率是穩(wěn)定的，且是窄帶的；或者是所要求的頻帶寬度內(nèi)材料性質(zhì)隨頻率改變非常小，從而對頻率并非特別敏感。點頻連續(xù)波傳輸?shù)膬煞N分量（同相和90o 相移）都能檢測，且相互干擾很小。用穿透法檢測玻璃鋼或非金屬膠接件缺陷，也主要是監(jiān)視接收微波束相位或幅度的變化。為改善微波輻射波束，可采用介質(zhì)透鏡，以保證波束橫

7、截面窄小，提高分辨率。下面舉三個實例說明：（ 1）甲基丙烯酸甲酯材料在厚度 36 毫米的平板試樣中，平行于表面鉆5 個直徑為2毫米（相應(yīng)于材料內(nèi)波長/r）的直孔，它們距表面分別為5、10、 15、20、 25mm（電場強度矢量方向平行于鉆孔方向），掃描試樣檢測結(jié)果如圖所示。曲線下凹部分就是缺陷信號。實線表示收發(fā)探頭都用開口波導(dǎo)的結(jié)果； 虛線表示接收用開口波導(dǎo)， 發(fā)射用喇叭加透鏡的結(jié)果。隨著小孔到接收探頭距離的減小，缺陷信號幅度增大，曲線寬度減?。ㄇ€更加尖銳）。對位于中間的小孔，曲線寬度減小，旁瓣數(shù)增加。（ 2）聚氯乙烯材料在平板試樣中刻有不同寬度b 和深度 t 的矩形槽，其截面積 bt為 4

8、2mm16mm，如圖所示。 圖中實線和虛線的意義同 （ ）所述，比較兩者可以發(fā)現(xiàn)當槽寬 b時，缺陷信號幅度大小與缺陷深度大小成正比。（ 3）聚氯乙烯材料在平板試樣中鉆不同直徑和深度的圓孔，其容積等于mm3 。平底孔中心軸與微波波束軸線平行。圖平底孔的直徑對缺陷信號的寬度影響較小，在2.2mm 整個范圍內(nèi)孔深與缺陷信號幅度也成比例。)V(度幅號信發(fā)射接收0050100150200d距離 (mm)圖 鉆孔信號比較)V(度幅號信0050100150距離 (mm)圖相同截面的矩形槽信號曲線( 聚氯乙烯板厚22 毫米 )V(度幅號信0050100150200250距離 (mm)圖為另一種微波穿透法檢測系

9、統(tǒng)。圖相同容積平底孔信號曲線( 聚氯乙烯板厚22 毫米 )調(diào)制器可變衰減器接收喇叭檢波器發(fā)射喇叭標準信號源頻率計隔離器隔離器交流電壓表介電試驗材料（ a）一般方式介電材料調(diào)制器分流器發(fā)射喇叭接收喇叭可變移相器標準信號源可變衰減器1隔離器隔離器終端器可變衰減器魔 T（ 180o混合 T 接頭）隔離器檢波器選通濾波器交流電壓表（ b）魔 T 方式圖另一種微波穿透法檢測系統(tǒng)2掃頻連續(xù)波穿透法某些微波相互作用的頻率是敏感的，在這時它們的諧振頻率隨材料性質(zhì)的改變而改變。在必須應(yīng)用的實際頻帶的范圍內(nèi)，響應(yīng)為頻率的函數(shù)。點頻微波發(fā)生器代之以其頻率被預(yù)先編程能自動變化的掃頻頻率微波發(fā)生器，現(xiàn)行電子自動掃頻可以

10、一倍頻程或更寬的頻帶（例如 12GHz）工作。低噪聲、高增益、寬帶放大器還能測定通過具有很高衰減材料的穿透傳輸信號。 已有從 100kHz 到 4GHz或 10MHz到 40GHz的多倍程發(fā)生器。 矢量網(wǎng)絡(luò)分析器提供了寬帶的幅度和相位。3脈沖調(diào)制穿透法穿透傳輸波能實現(xiàn)相位測量，但只相對參考波而言。當要求測量傳輸時間時，就要應(yīng)用脈沖調(diào)制技術(shù)。 為調(diào)制脈沖， 在微波發(fā)生器內(nèi)應(yīng)有選通或關(guān)閉功能。 在接收器內(nèi)的相敏檢測器（相位比較器） 通常被峰值檢測器所取代。因此，接收器輸出由相對于發(fā)送脈沖有一定時間延遲的若干脈沖組成。 掃頻頻率測量給出了群延遲信息。 矢量網(wǎng)絡(luò)的分析時間域特征也可以有效地應(yīng)用。二、微

11、波反射法（一）點頻連續(xù)波反射法微波反射法要求收發(fā)傳感器軸線與工件表面法線一致。根據(jù)使用的微波器件不同，有點頻連續(xù)波反射法，掃頻連續(xù)波反射法，調(diào)頻波反射法，時域（頻域）反射法等。圖為點頻連續(xù)波反射法方框圖。隔離器頻率計收發(fā)喇叭調(diào)制器定向試耦合器件標準信號源可變衰減器交流電壓表隔離器圖點頻連續(xù)波反射法方框圖根據(jù)信號源和所使用的微波器件不同，有定向耦合器反射計，單、雙喇叭反射計，調(diào)頻反射計（掃頻反射計）及時域反射計等之分，圖（b）為雙路定向耦合反射計系統(tǒng)框圖。反射計的信號源產(chǎn)生的微波信號通過波導(dǎo)進入測量系統(tǒng)，采用鐵氧體隔離器作去耦衰減器，防止反射波進入信號源影響其輸出功率與頻率的穩(wěn)定?？勺兯p器用來

12、調(diào)節(jié)輸出功率的大小， 使指示器有適度的指示。定向耦合器從主傳輸系統(tǒng)中按一定比例分出部分功率，也就是對入射波和反射波分別進行取樣。 檢波器用來檢測微波信號。 利用晶體二極管的非線性進行檢波，將微波信號轉(zhuǎn)換為直流或低頻信號，用一般儀器指示。圖（ d）是雙喇叭反射計系統(tǒng)方框圖（魔T 橋路反射計） 。魔 T 的臂 E 接信號源， 1、 2臂分別接衰減器、相移器和喇叭天線。如果1、 2 兩臂的負載阻抗相等，則其所引起的反射系數(shù)也相等，在這個條件下魔T 的 H 臂無輸出，表示電橋平衡。如果用喇叭探頭掃描檢測，恰好碰到試件內(nèi)的缺陷，則兩個反射系數(shù)不相等，電橋失去平衡， 指示器指示不為零。對相移器的基本要求是

13、微波通過時的相移可以調(diào)節(jié)，但不產(chǎn)生衰減。 在該系統(tǒng)中， 若使用連續(xù)波信號源，用圖形記錄檢測結(jié)果；信號是掃頻波，則用示波器記錄和觀察結(jié)果。在用微波檢測夾層材料時，由于試件內(nèi)夾層之層厚d 為四分之一波長奇數(shù)倍，即d 2m 1 0 / 4n 時，式中 n 為折射率， m為正整數(shù)，分層間反射波相互抵消。因此，在采用反射法檢測時也要精心選擇微波頻率，防止發(fā)生“相位改變 層間反射波消失”的現(xiàn)象。圖為微波頻域反射測量法示意圖。反射計喇叭至被檢材料部件之間的距離d（空氣）可用下式表示：df d c / 2s（9-1 ）式中 ,f d 為從頻譜分析儀或頻率計讀取的差（拍）頻，Hz； C 為微波在空氣中的傳播速度

14、， m/s； s 為微波源掃頻速率，Hz/s 。s f 2f 1 / P B / P（9-2 ）式中 ,P 為從頻率 f1 掃到頻率 f 2 所需的時間， s；B 為帶寬， Hz。(a) 設(shè)備布置d空氣雙向定向入射波耦合器反射波掃頻微波源反射信號(前表面 )參考信號混頻器實驗材料帶通濾波器fd 正比于 d度幅頻譜分析儀頻率(c)頻譜分析顯示df 2 ( 終止頻率 )f參考信號=2 -f1( 帶寬)反射信號B ftPf 1 ( 起始頻率 )掃頻速率 S-B/P(b) 頻率圖示（二）微波調(diào)頻反射計圖為微波調(diào)頻反射計極其響應(yīng)曲線。微波源反射板微波源反射板微波源塑料板檢測器喇叭檢測器喇叭檢測器喇叭頻率

15、頻率頻率123f 2頻率差f 2f 2f 1延遲時間f 1f 1時間時間反射信號時間(a)(b)(c)（ a）金屬反射時反射計裝置及發(fā)射信號波形；（ a）金屬反射板時反射計裝置及發(fā)射信號波形（ b）金屬反射時反射計裝置及接收信號波形；（ b）金屬反射板時反射計裝置及接收信號波形（ c ）塑料板時反射計裝置及其信號波形圖微波調(diào)頻（ FM）反射計及其影響曲線反射的深度可用脈沖調(diào)制入射波進行測定。 當反射的時間延遲脈沖與入射脈沖在時間上進行比較且微波在材料中的速度已知時， 就能測定反射位置的深度。 在頻率與時間域兩種調(diào)制中，反射體的特征可以根據(jù)反射信號的強度測定。（三）相位檢測系統(tǒng)反射法有兩種形式：

16、單天線與雙天線系統(tǒng)。單天線系統(tǒng)， 入射和反射波均沿著微波發(fā)生器和天線間的波導(dǎo)傳輸，如圖（a）所示。相位檢測器的設(shè)置用于比較相對于入射相位的反90o垂直或近于垂直入射時，工作良好。雙天線反射系統(tǒng)（圖（b）工作在適當反射的入射角。這時反射天線設(shè)備與用于穿透測量的是相同的。但在穿透測量中，反射波沒有被利用。微波發(fā)生器微波發(fā)生器傳輸天線天線被檢件相位檢測器被檢件相位檢測器接收天線同相輸出 90相移輸出圖用于微波測量的單天線和雙天線反射系統(tǒng)圖在材料表面， 邊界條件必需遵守。從第一表面反射的微波并不包含有關(guān)被測樣件內(nèi)部材料不均勻性的任何信息。 而來自內(nèi)部的不連續(xù)或邊界的較遠的反射， 當在表面折射時， 它們

17、最終加在表面反射波上。 如果受檢部件背面有一層導(dǎo)電金屬， 微波從該金屬面反射通過材料兩次，它也加在表面反射波上，提供有關(guān)材料內(nèi)部的信息。1 點頻連續(xù)波反射微波信號從天線入射到材料，同一天線檢測反射信號中同相和90o 相移兩分量。 實際上往往只利用反射信號的幅度。雙天線反射技術(shù) （圖（ b）亦能用在點頻上。但它有兩個局限：首先，缺陷的深度不能被測定；其次，材料的頻率響應(yīng)不能被測定。因此，掃頻技術(shù)得到了更多的應(yīng)用。2、掃頻連續(xù)波反射材料與微波的相互作用對頻率敏感。反射波以頻率為函數(shù)，在掃頻的情況下，通常采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的反射信號幅度。如果反射信號在非線性元件中與入射信號混合產(chǎn)生差分信號，用掃頻技

18、術(shù)就能測量深度，即不僅可以測定內(nèi)部反射體的存在，而且也能測定深度。當然，深度也能利用時間域反射在矢量網(wǎng)絡(luò)分析器上測量。此外，利用頻率的慢掃描鑒別材料的幾個小間隔的特殊層。四分之一波長偶數(shù)倍的反射大于四分之一波長奇數(shù)倍的反射。通過識別反射信號特定頻率辨認該層所占空間是四分之一波長的偶數(shù)整數(shù)倍或是奇數(shù)整數(shù)倍。例如， 采用同樣的效應(yīng)，用以減小來自以介電層覆蓋的透鏡的反射。三、微波散射法圖為微波散射法檢測系統(tǒng)。一般散射計安裝收、發(fā)傳感器， 可按接收信號強弱調(diào)整角度，也可互相垂直。 如圖用介質(zhì)桿窄波束探頭作為傳感器發(fā)射微波，再用檢波器接收信號，確定工件散射特性， 以判斷內(nèi)部缺陷。若將材料內(nèi)部氣孔當作散射

19、源，可根據(jù)微波工作波長來確定其最小尺寸， 即氣孔半徑 a1/ k/ 2。若工件為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，要發(fā)現(xiàn)半徑a=1.3mm的氣孔，所用微波散射計的頻率應(yīng)高于35GHz，即工作波長應(yīng)小于8.6mm才有可能。檢波器速調(diào)管指示器指示器接收探頭電源速調(diào)管檢波器檢波器試件發(fā)射機隔離器定向試件耦合器介質(zhì)桿發(fā)射探頭可變轉(zhuǎn)動臺衰減器圖 (a)裝置圖圖（ b）方框圖圖微波散射法檢測系統(tǒng)假如散射源是一個金屬球或者介質(zhì)球，在瑞利區(qū)，即波長較半徑大得多時，則有a；若使用頻率為100 千兆赫，能夠檢測飛船外殼防熱陶瓷片內(nèi)部夾雜半徑小于705微米，可見靈敏度相當高。此外，由于采用散射法檢測，探頭不加調(diào)節(jié)，所接收到氣孔部位的微

20、波信號會下降， 必須通過實驗調(diào)整微波的接收和發(fā)射探頭角度， 使與試件表面法線形成最佳夾角。對導(dǎo)電金屬球，若遠場散射截面為，則反向散射截面0 ，按下式計算：092 a246（9-3 ）正向散射截面為92 a246（9-4 ）由式（ 9-3 ）、（ 9-4 ）可知，反向散射比正向散射大約大一個數(shù)量級。對低耗介質(zhì)球，反向散射截面0 計算公式：0126r2 a）22（9-5r若在介質(zhì)材料內(nèi)部有球狀氣泡，則r =1，按式（ 9-5 ）可求出反向散射截面，并且這種散射顯然要比金屬球產(chǎn)生的散射小。四、微波干涉法（一）駐波干涉駐波干涉法檢測系統(tǒng)如圖所示。測量線探頭微波源衰減器頻率計前置放大器帶通濾波器放大器

21、I放大器 II試件門限打印機備用記錄儀圖駐波干涉法檢測系統(tǒng)框圖用駐波測量線（又稱開槽線）測量駐波的幅度和相位的變化，信號源頻率范圍18 千兆赫，收發(fā)兩用探頭非接觸地對著試件表面，被檢測材料如有物理或化學(xué)變化，例如玻璃纖維增強塑料內(nèi)玻璃纖維與樹脂比例的改變，以及該復(fù)合材料厚度的改變，就會分別發(fā)出不同的改變信號。這樣檢測分層時，試件表面不規(guī)律，就會影響到掃描檢測，經(jīng)過改進之后，就可以從反射波變化 “看到” 材料內(nèi)部第二層的脫粘， 由此可見， 這種方法對于非金屬膠接件的檢測是很有用的。駐波的獲得是由相同頻率的兩波在相反方向行進中相互干涉，結(jié)果是在空間形成駐波。如果有一小天線置于空間的固定點， 一穩(wěn)定

22、幅度和頻率的電壓即被測到。 將天線移到其他位置，將給出相同頻率的穩(wěn)幅電壓。電壓幅度圖是沿純駐波的位置（距離）的函數(shù)，見圖。一個天線用來產(chǎn)生入射波，該入射波能與反射波干涉產(chǎn)生駐波。另一天線或探頭用于沿駐波測量。如圖（ b）所示雙天線系統(tǒng)既可用以形成駐波又能測量微波駐波。接收天線必須不受入射波干擾。單天線通過循環(huán)電路饋入也可用來分別傳輸入射波與反射波。應(yīng)響器測檢0/4/23/4波長()圖電磁波幅度( 檢測器響應(yīng))與沿駐波距離曲線微波是相干波，它會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生駐波的條件是入射波和反射波頻率相同，方向相反。 其特點是各點幅度為一定值， 且呈現(xiàn)周期性的大小變化， 相鄰最大值 （或最小值）之間的距離

23、等于 1/2 波長。如果入射波遇到良導(dǎo)體金屬板， 則發(fā)生全反射， 這時合成波的波峰值是入射波和反射波波值之和，稱為純駐波。反射平面處形成E 的波節(jié)， H 的波峰。它們波節(jié)相距為 1/4 波長。這樣金屬表面反射系數(shù)為 1，即在界面上反射波與入射波幅度相等，方向相反。 當金屬反射體長條形長度為半波長的整數(shù)倍時，反射性能最佳。如果入射波碰到象塑料之類介質(zhì)，除一部分反射外， 其余部分變成透射波，遇到不連續(xù)界面， 又會被反射，其量與波阻抗有關(guān)。由于缺陷大小不同，材料厚度不同，微波駐波波形發(fā)生移動，出現(xiàn)不同的幅度和相位?？臻g的駐波圖可以用來解釋相鄰介質(zhì)的介質(zhì)性能。當傳輸線終端接有復(fù)阻抗負載即1時，同時存在

24、著行波和駐波，這是最一般的行駐波狀態(tài)。由于1，反射波幅度小于入射波幅度，故合成波波腹不為入射波幅度的兩倍，波節(jié)不為零。 在波導(dǎo)內(nèi)場強 E 隨 X而周期變化，連續(xù)地經(jīng)過最大值和最小值，相鄰的最大點和最小點間相隔四分之一波導(dǎo)波長。 如果已知駐波圖的形狀和位置，則可算出相應(yīng)的反射系數(shù)的模數(shù)和相角。假設(shè)由 負 載 算 起 的 最 近 的 最 小 點 距 離 是 d minxxmin ， 則 任 意 點 反 射 系 數(shù) 的 相 角2 d min。當相移為的介質(zhì)置于波導(dǎo)中輸出端短路時，在測量線上駐波最小點反射系數(shù)相角ddd 2。式中， d 和 dg刻度值。 駐波比 S 等于場強幅度最大值和最小值之比，的模

25、或S1| E|1S| Ei|反射系數(shù)可從求入射波場強與反射波場強的比值得出。圖畫出 | | 值大小不同但相位相同的駐波分布曲線的形狀。由此可見，駐波場強分布圖形一般不是正弦曲線，只有當|=1，即分別為介質(zhì)相角和E由 Smax11Emin時的駐波最小求得反射系數(shù)|=0d全反射時，E 的分布才具有正半圖不同 | 值的駐波曲線形狀周正弦曲線的形狀。駐波最小點附近的變化一般要比在最大點附近尖銳。微波駐波法主要被用來進行厚度的精密測量和分層缺陷檢查。（二）微波全息1同軸全息微波全息技術(shù)也屬于干涉檢測范疇， 這是一種與光學(xué)全息照相術(shù)相結(jié)合的方法。 利用微波能透過不透光介質(zhì)的特性， 可以攝取被檢測物的微波全

26、息圖象。 微波全息是在微波波段根據(jù)波的干涉和衍射原理應(yīng)用“波前再現(xiàn)” 的成象技術(shù)。 由于經(jīng)過物體的波前包含著物體的信息，因而完整地記錄和保存波前（即把波的幅度和相位都保存下來）就能把物體的信息記錄和保存下來， 波前再現(xiàn)就是恢復(fù)原物體的全部信息。單波束微波全息術(shù)是把微波源所產(chǎn)生的微波能量， 通過喇叭天線， 向著物體所在的方向輻射出去，成為單一的波束。 在記錄平面處，存在著二次波和一次波的干涉電場，其中的一次波是微波中的非衍射部分，用檢波器掃描這個干涉電場， 將檢波器的輸出信號放大后加在陰極射線管的z 軸上進行亮度調(diào)制， 這樣就在熒光屏上描繪出電場強度分布，把它記錄在照相膠片上就得到了微波全息圖。

27、再用相干光去照射全息圖， 在適當?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)下便可觀察到物體的實像和虛像，這種技術(shù)也稱為同軸全息術(shù)，如圖所示試件微波全息喇叭天線掃描檢波器放大器陰極射線管微波源圖單波束微波全息示意圖2離軸全息如果把相干性很好的相干源分成兩個波束，一束為物波，另一束為參考波，形成一定角度，讓兩者在記錄平面上相干涉，并把干涉圖記錄下來，這種技術(shù)稱之為“離軸全息”。記錄微波干涉圖形的方法有幾種：（ 1）微波檢測器組成二維列陣，將輸出電信號轉(zhuǎn)換成光信號，再用照相記錄。（ 2）掃描檢測器代替二維列陣，在每個取樣的位置通過輸出信號放大后在陰極射線管熒光屏上顯示出來，并用照相記錄。（ 3）如果物體是有規(guī)律運動的，也可以用合成

28、孔徑技術(shù)。（ 4）液晶顯示。目前微波全息照相技術(shù)已成功地運用于全息雷達的照相上，全天候即使云霧極濃情況下，也可以得到清晰細致的像。3全息照相全息照相圖是參考波疊加在目標散射波上所形成的干涉條紋的記錄。由于干涉是依靠入射波和散射波間的相對幅度和相位，所以必須采用高相干波（相同頻率與相同相位） ，且在微波全息圖的過程中必須用以保持相位關(guān)系的恒定。參考波被標志為E1 ，且假定其為平面波 （相同頻率， 相同相位）。目標散射波被標為 E 2 ，則在 x-y 平面內(nèi)干涉圖形上任一點，其強度I （ x， y）變化可描述為：*22*I x, yE1E2 E1 E2E1E 2E1 E2E1 E2（9-6）*式中

29、， * 指共軛復(fù)數(shù)。在照相記錄中，最后兩項，E1 E2和 E1E 2 ，因為它們是相對信號方22位項，只它們起到重建作用。E1 和E2項則是重建中的零階散射項。當干涉圖被一個第三平面波 E 3 照射時，產(chǎn)生一個E 4 調(diào)制波，它給出*E4E3 E1E2E3 E1 E2（9-7）*因為 E1 和 E3 均為平面波，E1E 2 ，而乘積項E 3 E1 和 E 3 E1 為恒量。此表明目標散射*波 E 2 和它的共軛 E 2 是被重建的，從而目標的虛像和實像得到重建。（ 1）同心圓繞射板全息圖可以看成由很多干涉疊加同心圓繞射板組成的微波干涉圖形。于是，無論是微波頻率或是光頻率的全息照相都能變成為相對

30、簡單的衍射過程，也就是，不需要考慮相位、調(diào)制、 編碼或其他一些常被作為了解全息圖所提到的概念，就可以完全明白。首先，注意到全息圖和同心圓繞射板的類似性，再用全息圖產(chǎn)生微波雷達同心圓繞射板。同心圓繞射板被定義為阻塞波前的變換Fresnel區(qū)段的衍射屏。圖為一同心圓繞射板，在其中心元件帶有一不透明的盤，開口的間隙允許通過加在焦點 f 的能量。 不透明的環(huán)阻止將在焦點產(chǎn)生干擾的能量。不透明或阻塞波帶可以被開口間隙所代替，而同心繞射板將與圖示的一種起同樣的作用。同心圓繞射板還產(chǎn)生一組擴散的波形，它對全息圖非常重要。它為擴散波，給出從全息圖得到的目標的三維視圖。同心圓繞射板的設(shè)計步驟在圖給出，圓的制作是

31、以所要求的焦點為圓心和相互間相差為所設(shè)計的波長一半的一組值為半徑。這些圓的半徑與同心圓繞射板的平面相交。第一個圓半徑為 f ，第二個圓半徑為f/ 2 。第二個圓與同心圓繞射板的相交處即第一個透射環(huán)的開始。第一透射環(huán)的終了即半徑f3/ 2的第三個環(huán)與同心圓繞射板的相交處。第三個圓也是第一個不透明帶或阻塞帶的開始，這一過程以每一順序的圓的半徑較前一個圓的半徑增加/ 2 而繼續(xù)延伸。半徑f3/ 2 的第一個圓與同心圓繞射板的交線標明第一或中心的阻塞波帶的終了。（ 2）光全息照相f=3f=5/2f=2f=3/2阻塞帶f=f旋轉(zhuǎn)軸f圖具有不透明環(huán)作為中心元件的同心圓繞射板開口間隙允許通過加在焦點上的能量

32、，而不透明的環(huán)阻止將干擾該點的能量通過點光源的全息照相制作、重建，見圖。在圖 ( a) 所示同心圓繞射板中，開口的空隙只允許對構(gòu)成有用的在焦點相加的能量通過；不透明環(huán)阻止干擾與破壞有用的焦點長度的能量。在重建過程中，激光輻照全息圖示于圖( b) ，衍射使得會聚波在焦點F 形成光點的實像。在同心圓繞射板，衍射還形成發(fā)散波，它對觀察者產(chǎn)生光點位于共軛焦點F c （見圖 ( b） ) 的虛像。發(fā)散光與來自針孔的光是很難區(qū)別的， 而觀察者將想像他看到了位于照亮的同心圓繞射板（全息圖）后面空間的第二光源。重建波平面波照相底板（觀察到的波）照相底板激光激光激光F激光球面波第二焦點像針孔（廢棄）(a) 制作

33、(b) 重建圖蓋伯全息照相示意圖（ 3）微波全息照相微波在微波全息照相中類似于激光在光全息照相中，微波全息圖可定義為照相記錄了感興趣的微波與由其同一源產(chǎn)生的相干參考波之間的一組相干（相同頻率與相位）干涉圖形。這種方法至今仍被有效地應(yīng)用。制作微波全息圖的設(shè)備見圖。 干涉圖型通過照相掃查成為可見的。制作圖形要求有兩組波。第一組是來自通過波導(dǎo)透鏡方式的饋入喇叭的入射波；第二組為參考波。 上述兩波的設(shè)置，使在入射波和參考波組合的掃查平面上形成干涉圖形。用配有小氖燈的小偶極子天線掃查干涉板。 被小偶極子拾取的信號是峰值檢測，進而將該峰值檢測信號放大加于氖燈上，使其亮度隨之變化。 照相機設(shè)置時間曝光記錄作

34、為偶極子檢測器的位置函數(shù)的氖燈亮度。形成的照相是微波干涉圖型（微波全息圖） 。723A-B速度調(diào)制管波導(dǎo)(32mm)可調(diào)功率分配器這一距離大到足以保證在幾乎是整個掃查平面相當平坦的相前參考波透鏡饋入喇饋入喇叭一個掃查弧線波導(dǎo)型透鏡偶極子檢測器掃查平面晶體氖燈放大器圖用照相掃查制作微波全息圖的步驟五、微波渦流法利用入射的極化波、微波電橋或模式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，測定散射、相位信號，可以探知金屬材料近表面裂縫。 尤其用渦流測量小曲率半徑的孔和區(qū)域。 慢波裝置除了最后一匝短路以外，類似于螺旋天線或螺旋 TWT。這一短路匝形成一短路空間傳輸線而沒有屏蔽。在這一檢測裝置中， 它的長度和直徑是可以調(diào)節(jié)的，螺旋置于孔

35、內(nèi)，當最后一匝未短路時，它形成螺旋諧振器； 或者當螺旋被短路時形成一螺旋的延遲線。 當采用螺旋天線時， 幅度和相位信息可由測量與腐蝕敏感的表面阻抗獲得。多個并聯(lián)的螺旋探頭可以測量多個孔的大小。慢波螺旋可以制成柔性的，以適應(yīng)工件特定的構(gòu)形，便于測量小曲率半徑的區(qū)域，在工件表面掃查。再通過標定將表面阻抗與被檢表面的腐蝕建立相應(yīng)關(guān)系。在任何情況下，微波信號傳送不是用螺旋形導(dǎo)線就是用圓形或矩形截面的空心管，前者在螺旋的內(nèi)部和外部均很靈敏；后者通過管內(nèi)的孔或槽也能使其對表面阻抗靈敏。所以，為了滿足飛機不同形狀部件表面阻抗測量的需要， 可以使用許多不同配置的渦流方法進行有效監(jiān)測。六、微波層析法微波計算機輔助斷層成像技術(shù)簡稱MCT。這是微波檢測很有發(fā)展前途的技術(shù)。所謂斷層