随着科技的发展，无损检测技术和设备已经变得越来越普遍。这种技术可以帮助我们检测物品的缺陷和损坏，而不需要对物品进行损坏性的测试。其中，基于微波技术的无损检测技术可以在不破坏物品的情况下检测物品是否存在问题，其正成为无损检测领域的一个研究热点。
2.什么是微波
3.微波无损检测简述
3.1 适用范围
微波无损检测是一种利用微波特性对材料进行无损检测的方法。微波无损检测是不能穿透金属或导电性能较好的复合材料，如碳纤维增强塑料等，由于趋肤效应，它不适于检测这些材料的内部缺陷，而是适用于非金属（或复合材料）内部缺陷检测和金属表面缺陷的检测。
3.2 优势及特点
1)测试覆盖面广，可针对非金属复合材料、陶瓷涂层、金属表面、食品、生物医疗、动植物等对象进行检测
2)工作频率宽，可根据不同被测对象种类匹配对应检测频率，对材料密度、均匀性、不同介质界面的微观缺陷（裂纹、分层、脱粘）等有较高的检测能力；
3)检测灵敏度高，对金属材料呈现强反射特性，；
4)对非金属材料穿透能力强，其衰减系数比传统声学、超声等小，能有效穿透污垢、灰层、电介质涂层、油漆等；
5)非接触式检测，能快速、连续、实时的监测，不需耦合剂，避免了耦合剂对材料的污染；
6)无电离辐射，检测更安全；
7)发射信号功率小，不会对照射物产生电磁损伤；
8)环境适应性强，受温度、空气状况等环境因素影响较小，在烟雾、粉尘、化学气氛及高低温环境中均能应用。
3.3 应用领域
基于微波的无损检测技术的应用范围非常广泛。
l可用于管道运输、船舶、航天、航空、装备、汽车、轨道桥梁和建筑物等基础设施的可靠性和安全性检查。
l可用于医学诊断中，无损检测人体组织、癌症等疾病。
l可用于食品安全中，无损检测食品的营养价值和质量。
l可用于工业生产中，无损检测焊接缺陷、裂纹、氧化、腐蚀和磨损等质量问题，从而确保产品的可靠性和安全性。以及检测生产线上设备运转状况，及早检测设备故障并进行维护。
l可用于文物保护中，无损检测非金属文物内部以及金属表面缺陷，便于及时修缮和保护
3.4 典型场景
4. 微波无损检测基本方法
微波无损检测方法主要有穿透法、反射法、散涉法、干涉法、涡流法以及层析法等。
表 1微波无损检测方法的物理现象和用途
方法 | 物理现象 | 用途 |
穿透法 | 在材料内传输的微波，依照材料内部状态和介质特性不同而相应发生透射、散射和部分反射等变化 | 测厚、密度、湿度、介电常数、固化度、热老化度、化学成分、混合物含量、纤维含量、气孔含量、夹杂以及聚合、氧化、酯化、蒸馏、硫分的测量 |
反射法 | 由材料表面和内部反射的微波，其幅度、相位或频率随表面或内部状态（介质特性）而相应变化 | 检测各类玻璃钢材料，宇航防热用铝基厚聚氨脂泡沫、胶接工件等的裂纹、脱粘、分层、气孔、夹杂、疏松；测定金属板材、带材表面的裂纹，划痕深度；测厚，测位移距离，方位以及测湿、测密度、测混合物含量 |
散射法 | 贯穿材料的微波随材料内部散射中心（气孔、夹杂、空洞）而随机地发生散射、 | 检测气孔、夹杂、空洞、裂纹 |
干涉法 | 两个或两个以上微波波束同时以相同或相反方向传播，彼此产生干涉，监视驻波相位或幅度变化，或建立微波全息图象 | 检测不连续性缺陷（如分层、脱粘、裂缝），图像显示 |
涡流法 | 利用入射极化波、微波电桥或模式转换系统，测定散射、相位信号，探知裂缝 | 检测金属表面裂缝，其深度取决于频率和传播微波的模式 |
层析法 | 利用透射材料的微波在介质内部的衰减、反射、衍射、色散、相速等物理特性的改变，测定多个方向的投影值，并将它与核函数卷积，再进行反投影，用计算机重建图像 | 检查非金属材料及其复合结构件断层剖面质量和加速器粒子束或等离子体的状态，用于射电天文，电磁探矿和地层分布测绘等。反映物体内不同部位的大小形态、成份及其变化过程 |
5.1 背景
5.2 概述
图 1总体组成
1)近场探头
近场探头采用模块化设计形式，系统包括多个近场探头，频率覆盖10MHz～20GHz，可针对不同的测试场景进行更换。
2)检测主机
检测主机主要分为信号发射单元、信号接收单元和处理单元，主要用于10MHz～20GHz频率信号的输出与接收，可根据上位机指令进行输出频率、功率配置。
3)上位机（选件）
上位机为主控单元，运行上位机软件，接收检测主机的检测数据，及进行数据处理、成像和缺陷标识。
4)平面扫描架（选件）
为二维扫描平台，可对一定面积的被测目标进行区域扫描。
5)电源适配器
5.3 性能参数
15)扫描模式：A-Scan（点分析）、B-Scan（Y轴方向分析）、C-Scan（X轴方向分析）。
5.4 部分测试情况
5.4.1测试场景
公司根据自研的天线探头、单端口矢网、平面扫描架以及上位机（带成像分析软件），再配合被测件搭建了相应测试环境。
图2 测试场景
5.4.2测试效果
5.4.2.1 矩阵面扫描+背面矩形凹陷
5.4.2.1.1 被测件1
图3 背面凹陷被测件
5.4.2.1.2 成像效果
5.4.2.2 矩阵面扫描+背面矩阵凹陷+金属垫片
5.4.2.2.1 被测件2
图4 背面矩阵凹陷+金属垫片被测件
5.4.2.2.2 成像效果
5.4.2.3 矩阵面扫描+背面两金属垫片
5.4.2.3.1 被测件3
图5 背面两金属垫片被测件
5.4.2.3.2 成像效果
5.4.2.4 矩形面扫描+背面网线和细铁丝
5.4.2.4.1 被测件4
图6 背面网线和细铁丝被测件
5.4.2.4.2 成像效果
6. 基于该解决方案的成熟货架产品
序号 | 名称 | 型号/版本 | 主要参数/描述 |
1 | 1) 极化方式：线极化 2) 增益：≥5dBi 3) 波束宽度：≤±40° 4) 接口：波导 5) 尺寸：91mm×30mm×30mm | ||
2 | 1) 工作频率：10MHz～20GHz 2) 每点测试时间：200us/点 3) 测试点数：2～100001点 4) 频率精度：±2.5×10-6 5) 频率分辨率：50Hz 6) 测试带宽：10Hz～100kHz 7) 电缆损耗测试范围：≥30dB 8) 反射系数测试精度：±0.5dB/±5°（-15dB～0dB），±1.5dB/±10°（-25dB～-15dB），±5.5dB/±30°（-35dB～-25dB） 9) 迹线噪声：≤0.010dBrms（IFBW=3kHz） 10) 温度稳定性：≤0.05dB/℃ 11) 有效方向性：≥35dB 12) 有效源匹配：≥30dB 13) 有效反射跟踪：±0.5dB 14) 测试功率精度：±1.5dB（-40dBm～0dBm） | ||
3 | 1) 扫描范围：0.25～300mm 2) 扫描速度：5mm/s-150mm/s可设置 | ||
4 | 支持二次开发 |
图7 PL-JZBTX(T)-1型介质棒天线
图8 PLVNA-1P-20型单端口矢量网络分析仪
图9 PL2DSF-03M型二维扫描架
