德國(guó)專家研發(fā)新型傳感器探頭 將在漢諾威展上展會(huì)

　　太赫茲技術(shù)屬于一種新型無損檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)δ承┙M件及表面進(jìn)行無損測(cè)試分析。但是這種檢測(cè)裝置，尤其是傳感器探頭，不僅價(jià)格昂貴，而且相當(dāng)笨重。

　　現(xiàn)在，來自于德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)的研究人員已經(jīng)成功研制出一種非常緊湊、簡(jiǎn)單的傳感器探頭，其成本也因此變得更低，裝置操作也變得更加容易。他們?cè)O(shè)計(jì)的第一種傳感器探頭原型已經(jīng)被用于在塑料管的生產(chǎn)線上檢測(cè)管壁的厚度。此外，這種裝置還非常適用于分析纖維復(fù)合材料上的涂層等。

　　這種新型傳感器探頭將會(huì)于2016年4月25至29日在德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上進(jìn)行展出。

　　十多年以前，當(dāng)人們談?wù)撟疃嗟倪€都是人體掃描儀的時(shí)候，太赫茲技術(shù)就被視為“下一個(gè)大事件”?？茖W(xué)家們希望利用太赫茲輻射技術(shù)研發(fā)出一種能夠用于材料測(cè)試與分析方面的測(cè)量體系;雖然人們對(duì)于太赫茲技術(shù)一直都抱有很大的期望，但太赫茲技術(shù)并沒有取得人們所期待的進(jìn)展。與傳統(tǒng)的無損檢測(cè)技術(shù)相比，例如X射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)等，太赫茲技術(shù)成本太高，裝置笨重、不靈活。

　　搭配新型傳感器探頭的測(cè)量體系

　　現(xiàn)在，德國(guó)柏林的弗勞恩霍夫海因里希赫茲研究所在太赫茲技術(shù)方面取得了一項(xiàng)巨大的進(jìn)步。由該研究所里Thorsten G?bel領(lǐng)導(dǎo)的太赫茲技術(shù)研究小組已經(jīng)成功的研制出了首例標(biāo)準(zhǔn)太赫茲設(shè)備，而且成本更低，操作更為簡(jiǎn)便。

　　弗勞恩霍夫海因里希赫茲研究所激發(fā)太赫茲輻射的原理是基于一種光電方法;通過使用一種特殊的半導(dǎo)體，激光脈沖被轉(zhuǎn)換成太赫茲電脈沖。而以前太赫茲技術(shù)一直沒有取得實(shí)質(zhì)性成功的原因主要就在于這種特殊半導(dǎo)體需要具備一些特殊的性質(zhì)。

　　“我們研制出了一種半導(dǎo)體材料，能夠被波長(zhǎng)為1.5微米左右的激光刺激，” G?bel說道：“在光通信領(lǐng)域中，這是一種標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，這也是為什么市場(chǎng)上有那么多廉價(jià)但高質(zhì)量的光學(xué)組件和激光器”。

　　但是，要研制出一種能夠用于材料測(cè)試方面，且成本較低、操作便利的太赫茲體系仍然存在一個(gè)大障礙——迄今為止，用于掃描待測(cè)試組件的傳感器探頭太大而且非常笨重，并不便于使用。原因是太赫茲發(fā)射器和接收器是兩個(gè)獨(dú)立的組件，必須要精確的安裝在套管里。這種排列的主要缺點(diǎn)在于測(cè)試樣品只能在一個(gè)角度上進(jìn)行測(cè)量。因此，測(cè)試對(duì)象必須準(zhǔn)確的位于接收器和發(fā)射器的焦點(diǎn)上，這樣經(jīng)樣品由發(fā)射器發(fā)出的太赫茲信號(hào)才會(huì)顯示在接收器上。如果傳感器探頭和樣品之間的距離發(fā)生了變化，例如發(fā)生輕微震動(dòng)等，測(cè)量都會(huì)變得更加困難。

　　如今，研究人員制造了一個(gè)能夠同時(shí)發(fā)射和接收信號(hào)的集成芯片，這使得操作距離可以更加靈活。人們將發(fā)射器和接收器“打包”成一個(gè)收發(fā)器，并置于一個(gè)直徑只有25毫米，長(zhǎng)度只有35毫米的簡(jiǎn)易傳感器探頭內(nèi)部。

　　塑料管的壁厚檢測(cè)

　　這種太赫茲傳感器體系目前已經(jīng)被一些制造廠商用于塑料管材的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)，這些傳感器能夠直接在生產(chǎn)線上檢測(cè)塑料管壁的厚度;這項(xiàng)檢測(cè)在生產(chǎn)過程中也是非常重要的，管壁太薄，塑料管就會(huì)變得非常不穩(wěn)定;管壁太厚，無疑會(huì)浪費(fèi)許多寶貴的原材料。

　　直到現(xiàn)在，塑料管生產(chǎn)線上一般都是采用超聲檢測(cè)體系。但超聲檢測(cè)不能準(zhǔn)確的在空氣中進(jìn)行測(cè)量，通常需要用到水等耦合劑來起到超聲傳感器探頭和塑料管材之間的耦合介質(zhì)作用。正是由于這個(gè)原因，接近250℃的塑料管材必須通過水箱，才能完成檢測(cè)。此外，超聲檢測(cè)技術(shù)并不能有效檢測(cè)由不同材料層構(gòu)成的所謂的智能管材。

　　纖維增強(qiáng)復(fù)合材料上的涂層檢測(cè)

　　這種新型太赫茲傳感器探頭的另一個(gè)應(yīng)用是驗(yàn)證纖維增強(qiáng)復(fù)合材料上的油漆以及涂料等。

　　人們能夠利用渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)一些金屬基材料進(jìn)行檢測(cè)，例如在汽車行業(yè)中對(duì)金屬薄片進(jìn)行檢測(cè);但是渦流檢測(cè)技術(shù)并不適用于導(dǎo)電性不好的纖維復(fù)合材料?！耙虼?，隨著復(fù)合材料在汽車、航空、航天以及能源等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛，人們迫切的需要一種可靠的檢測(cè)方法”，G?bel說道，而這種新型太赫茲傳感器探頭可以解決這個(gè)問題。

　　雖然這種新型的太赫茲傳感器體系來自于廉價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件，可它目前的價(jià)格仍然高于一些超聲檢測(cè)裝置，但是，G?bel預(yù)測(cè)，在不久的將來，隨著逐步批量生產(chǎn)，其價(jià)格肯定會(huì)大幅降低?？紤]到這種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)及其目前的研究進(jìn)展，G?bel相信太赫茲技術(shù)在未來幾年將會(huì)取得更多的成功，很快成為一種成熟的無損檢測(cè)手段。