ISSN 2588-0454 · EISSN 2588-0462

Язык: ru

Статья: СКАНИРУЮЩИЙ ТЕРАГЕРЦОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП В АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (2024)

Читать

Читать онлайн

В работе представлены результаты разработки и тестирования радиоволнового дефектоскопа полимерных композитов в терагерцовом диапазоне частот. Дефектоскоп был реализован по квазиоптической схеме, состоящей из генератора монохроматического излучения (лампа обратной волны), детектора (акустооптический преобразователь), системы позиционирования объекта на основе линейных трансляторов, модуля ввода-вывода и тефлоновых линз. Тестирование дефектоскопа проводилось на частоте 872 ГГц на многослойном объекте, включающим дефекты в виде текста, изготовленные методом послойного наплавления из электропроводящего полимерного материала между оптически непрозрачными диэлектрическими пластинами из акрилонитрилбутадиенстирола. Сопоставление результатов визуализации и оптической микроскопии поверхности подтверждает возможность использования терагерцового дефектоскопа в аддитивном производстве конструкций.

Ключевые фразы: дефектоскоп, ТЕРАГЕРЦОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, дефекты, визуализация, имиджинг, аддитивное производство

Автор (ы): Бадьин Александр Владимирович

Соавтор (ы): Кателина Дарья Сергеевна, Холодов Роман Евгеньевич, Комарова Анастасия Александровна, Пидотова Диана Андреевна

Журнал: URAL RADIO ENGINEERING JOURNAL

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

УДК: 621.317.328. Измерение напряженности электрического поля

Для цитирования:

БАДЬИН А. В., КАТЕЛИНА Д. С., ХОЛОДОВ Р. Е., КОМАРОВА А. А., ПИДОТОВА Д. А. СКАНИРУЮЩИЙ ТЕРАГЕРЦОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП В АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ // URAL RADIO ENGINEERING JOURNAL. 2024. Т. 8 № 4

Текстовый фрагмент статьи

Список литературы

1. Wickramasinghe S., Do T., Tran P. FDM-based 3D printing of polymer and associated composite: A review on mechanical properties, defects and treatments. Polymers. 2020;12(7):1529. DOI: 10.3390/polym12071529 EDN: VUOZYH
2. Khadka M., Arigbabowo O. K., Tate J. S., Geerts W. J. The magnetic anisotropy of field-assisted 3D printed nylon strontium ferrite composites. AIP Advances. 2024;14(2):1-5. DOI: 10.1063/9.0000791 EDN: SYOGNV
3. Yahng J. S., Yee D. S. High-speed time-and frequency-domain terahertz tomography of glass-fiber-reinforced polymer laminates with internal defects. Applied Sciences. 2021;11(11):4933. DOI: 10.3390/app11114933 EDN: EATUEK
4. Baechle-Clayton M., Loos E., Taheri M., Taheri H. Failures and flaws in fused deposition modeling (FDM) additively manufactured polymers and composites. Journal of Composites Science. 2022;6(7):202. DOI: 10.3390/jcs6070202 EDN: EVKOMP
5. Taheri H., Hassen A. A. Nondestructive ultrasonic inspection of composite materials: A comparative advantage of phased array ultrasonic. Applied Sciences. 2019;9(8):1628. DOI: 10.3390/app9081628 EDN: RTCICU
6. Silva M. I., Malitckii E., Santos T. G., Vilaça P. Review of conventional and advanced non-destructive testing techniques for detection and characterization of small-scale defects. Progress in Materials Science. 2023;138:101155. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2023.101155 EDN: THIDBG
7. Silva H. V., Catapirra N. P., Carvalho M. S., Santos T. G., Machado M. A. Nondestructive testing of 3D printed fiber-reinforced polymeric composites: an experimental critical comparison. 3D Printing and Additive Manufacturing. 2024;11(3): e1196-e1208. DOI: 10.1089/3dp.2022.0291 EDN: AGWZXG
8. Yang X., Fang Y., Wang R., Li Y., Chen Z. Visual quantitative detection of delamination defects in GFRP via microwave. Sensors. 2023;23(14):6386. DOI: 10.3390/s23146386 EDN: LTZUKR
9. Golovin Y. I., Golovin D. Y., Tyurin A. I. Dynamic thermography for technical diagnostics of materials and structures. Russian metallurgy (Metally). 2021;2021(4):512-527. DOI: 10.1134/S0036029521040091 EDN: KLHAMA
10. Sima W., Yang Y., Sun P., Shi Y., Yuan T., Yang M., et al. Self-Reporting Microsensors Inspired by Noctiluca Scintillans for Small-Defect Positioning and Electrical-Stress Visualization in Polymers. Advanced Materials. 2024;36(24):2313254. DOI: 10.1002/adma.202313254 EDN: KPACBG
11. Zhao J., Rüsing M., Mookherjea S. Optical diagnostic methods for monitoring the poling of thin-film lithium niobate waveguides. Optics express. 2019;27(9):12025-12038. DOI: 10.1364/OE.27.012025 EDN: WLKVRL
12. Afsah-Hejri L., Akbari E., Toudeshki A., Homayouni T., Alizadeh A., Ehsani R. Terahertz spectroscopy and imaging: A review on agricultural applications. Computers and Electronics in Agriculture. 2020;177:105628. DOI: 10.1016/j.compag.2020.105628 EDN: HOYEGG
13. Ibrahim M. E., Headland D., Withayachumnankul W., Wang C. H. Nondestructive testing of defects in polymer-matrix composite materials for marine applications using terahertz waves. Journal of Nondestructive Evaluation. 2021;40(2):37. DOI: 10.1007/s10921-021-00767-9 EDN: MPCTNR
14. Shanmugam V., Rajendran D. J. J., Babu K., Rajendran S., Veerasimman A., Marimuthu U., et al. The mechanical testing and performance analysis of polymer-fibre composites prepared through the additive manufacturing. Polymer testing. 2021;93:106925. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2020.106925 EDN: GBTWVS
15. Ashfaq A., Clochard M.-С., Coqueret X., Dispenza C., Driscoll M., Ulański P., et al. Polymerization reactions and modifications of polymers by ionizing radiation. Polymers. 2020;12(12):2877. DOI: 10.3390/polym12122877 EDN: RZRBFV
16. Mei H., Jiang H., Yin F., Wang L., Farzaneh M. Terahertz imaging method for composite insulator defects based on edge detection algorithm. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2021;70:1-10. DOI: 10.1109/TIM.2021.3075031 EDN: HRAKGK
17. Berdyugin A. I., Badin A. V. Continuous terahertz wave imaging of microelectronics objects. Journal of Physics: Conference Series by IOP Publishing. 2021;1862(1):012030. DOI: 10.1088/1742-6596/1862/1/012030 EDN: BGVTDY
18. Li Z., Yan Q., Qin Y., Kong W., Zou M., Zhou X., et al. Resolution enhancement in terahertz digital in-line holography by sparsity-based extrapolation. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 2021;42(5):479-492. DOI: 10.1007/s10762-021-00796-5 EDN: JVXYZH
19. Baechle-Clayton M., Loos E., Taheri M., Taheri H. Failures and flaws in fused deposition modeling (FDM) additively manufactured polymers and composites. Journal of Composites Science. 2022;6(7):202. DOI: 10.3390/jcs6070202 EDN: EVKOMP
20. Yahng J. S., Yee D. S. High-speed time-and frequency-domain terahertz tomography of glass-fiber-reinforced polymer laminates with internal defects. Applied Sciences. 2021;11(11):4933. DOI: 10.3390/app11114933 EDN: EATUEK
21. Moxham T. E. J., Dhamgaye V., Laundy D., Fox O. J. L., Khosroabadi H., Sawhney K., et al. Two-dimensional wavefront characterization of adaptable corrective optics and Kirkpatrick-Baez mirror system using ptychography. Optics Express. 2022;30(11):19185-19198. DOI: 10.1364/OE.453239 EDN: FOSFVC
22. Бердюгин А. И., Бадьин А. В., Гурский Р. П., Трофимов Е. А., Кулешов Г. Е. Терагерцовый сканирующий рефлектометр для визуализации строения полимерных конструкций в аддитивном производстве. Ural Radio Engineering Journal. 2021;5(3):207-224. DOI: 10.15826/urej.2021.5.3.001 EDN: FQPFFI

Выпуск

Т. 8 № 4 (2024)

Кол-во страниц: 73 страницы

Другие статьи выпуска

ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ В GNURADIO (2024)

Авторы: Сердюков Владимир Владимирович, Калюжная Софья Евгеньевна, Голан Антон Васильевич, Половодова Александра Юрьевна, Галова Мария Константиновна

При передаче радиосигналов возникает необходимость в обработке данных для точного извлечения параметров сигнала. Разработка алгоритма, основанного на быстром преобразовании Фурье, позволяет эффективно выявлять информацию о фазовых сдвигах, что, в свою очередь, открывает доступ к определению координат передающего устройства по азимуту. Процесс определения фазовых сдвигов миниатюрного радиоконтактного устройства осуществляется посредством передачи сигналов, принимаемых антенным комплексом, состоящим из двух антенн. Результирующее значение сдвига фаз выводится в градусах, что позволяет точно обнаруживать положение передатчика в пространстве. Вывод значений производится в реальном времени через спектрограмму, что обеспечивает наглядность процесса обработки сигналов. В работе для определения угловых координат передающего устройства проводилась радиопеленгация. В результате работы было получено значение разности фаз двух сигналов в 30,69 градусов. С помощью определенной разности фаз было определено направление на источник сигнала.

Сохранить в закладках

ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОДЕЛЕЙ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И РАСПОЗНАВАНИЯ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ИНФРАКРАСНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ (2024)

Авторы: Твердохлебов Александр Сергеевич, Красноперова Алена Сергеевна, Карташов Алексей Андреевич, Куприц Владимир Юрьевич, Вебер Владислав Игоревич

В статье проведено исследование современных моделей нейронных сетей, предназначенных для распознавания объектов на инфракрасных изображениях, полученных с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Рассмотрены различные архитектуры YOLO (You Only Look Once), включая версии YOLOv5, YOLOv8 и YOLOv9. Оценка моделей выполнена по ключевым метрикам, таким как точность (Precision), полнота (Recall) и средняя точность (mAP), с учетом вычислительных требований. Особое внимание уделено применению моделей в условиях ограниченных ресурсов и повышенной сложности данных, что делает их актуальными для задач мониторинга и анализа в сложных условиях эксплуатации. Также был проведен анализ эффективности моделей нейронных сетей при решении задачи поисково-спасательных операций. Исследование показало, что наилучшие результаты по точности классификации объектов продемонстрировали модели YOLOv8l и YOLOv5mu с соответствующими значениями 0.912 и 0.911. Наибольшую полноту показали модели YOLOv8s и YOLOv9c с результатами 0.836 и 0.827. По метрике mAP50-95 лучшие результаты были достигнуты моделями YOLOv9c и YOLOv8l-worldv2, с показателями 0.591 и 0.566 соответственно. Полученные результаты могут быть полезны для выбора оптимальной модели при решении задач обнаружения и распознавания объектов на инфракрасных изображениях. Модель Yolov8s является наилучшим выбором для поисково-спасательных операций, так как она демонстрирует высокие результаты полноты: 0.836 и mAP50: 0.861.

Сохранить в закладках

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ В РСА С ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИМ ОБЗОРОМ ПОВЕРХНОСТИ (2024)

Авторы: Бабокин Михаил Иванович, Савостьянов Владимир Юрьевич

В статье рассматривается способ формирования частоты повторения импульсов, позволяющий в радиолокаторе с синтезированием апертуры антенны (РСА) авиационного базирования с телескопическим обзором упростить алгоритмы обработки сигналов и существенно снизить вычислительную нагрузку на бортовой процессор. На основе анализа геометрии телескопического режима съемки РСА получен алгоритм оптимального управления частотой повторения зондирующих сигналов, в котором компенсируются изменения наклонной дальности и угла визирования луча антенны в процессе картографирования. Важно отметить, что при этом одновременно компенсируются миграции сигналов по доплеровским фильтрам и появляется возможность перехода от двумерной обработки к обработке с использованием одной опорной функции, рассчитанной для центральной точки кадра. Приводятся результаты исследования предложенного закона изменения частоты повторения путем имитационного моделирования и в летных экспериментах. Полученные результаты наглядно показывают, что предложенная технология зондирования и синтеза радиолокационных изображений обеспечивает в РСА авиационного базирования субметровое пространственное разрешение.

Сохранить в закладках

РАЗРАБОТКА АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ УПРАВЛЯТЬ РАССТОЯНИЕМ МЕЖДУ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ (2024)

Авторы: Летавин Денис Александрович, Третьяков Дмитрий Сергеевич

В работе представлена антенная решетка с центральной рабочей частотой 2,44 ГГц, обладающая возможностью изменения расстояния между излучателями от 0,5λ до 2λ (где λ - длина волны на рабочей частоте) для исследования влияния пространственного распределения на форму диаграммы направленности (ДН). Антенная решетка содержит девять излучателей, каждый из которых реализован на отдельной плате, а изменение расстояния между излучателями реализовано с помощью нескольких направляющих. Такая конструкция обладает потенциалом для применения в качестве универсального лабораторного стенда, предназначенного для изучения влияния шага между излучателями на характеристики диаграммы направленности антенной решетки. Для повышения функциональности конструкции предлагается интеграция автоматизированной системы перемещения излучателей. Это обеспечит возможность быстрого и точного изменения шага антенной решетки, что расширит возможности исследований и улучшит гибкость настройки устройства.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: УрФУ
Регион: Россия, Екатеринбург
Почтовый адрес: 620002, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
Юр. адрес: 620002, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
ФИО: Кокшаров Виктор Анатольевич (Ректор)
E-mail адрес: rector@urfu.ru
Контактный телефон: +7 (343) 3754507
Сайт: https://urfu.ru/ru

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.