相控阵B扫描衍射波对隧道型缺陷尺寸的测定

在焊缝检测中,隧道型缺陷尺寸的精确确定是一个难点,在采用超声相控阵技术对横孔的试验中发现,横孔直接反射波与衍射波的时间差与横孔直径有一线性关系,利用导出的方程对该线性关系进行表示后,可较为准确地通过B扫描试验结果来测定横孔直径,这对小直径隧道缺陷尺寸的确定很有意义。经试验测定,该方法对小于1 mm直径横孔的尺寸测量精度大于90%。

一款具有稳定扫描波束分辨率的宽视角相控阵天线

基于自适应稀疏阵的结构,提出了一种具有宽视角与稳定扫描波束分辨率性能的相控阵天线。阵列单元是可以在相同谐振频率下实现TM;和TM;两种模式共同工作的单激励圆环贴片天线,其具有140°的半功率波束宽度,这种宽波束辐射效果能够较好地拓展相控阵天线的扫描范围。基于此单元构建了一个35元线阵,对其波束扫描分析发现在限定增益波动小于2 dB的条件下阵列扫描范围可以达到-70°~+70°,但主瓣波束宽度随着扫描角度的增加而增大。为解决这个问题,引入了自适应稀疏阵的概念,并采用基于互耦补偿矩阵的迭代快速傅里叶变换(Iterative Fast Fourier Transform,IFFT)技术进行自适应稀疏阵的优化设计。结果表明,所提出的基于自适应稀疏阵结构的35单元相控阵天线在-60°~+60°扫描范围内增益波动始终小于1.5 dB,波束宽度波动小于1°,且峰值旁瓣电平基本保持在-20 dB以下。相较于均匀周期阵列,所提出的自适应稀疏相控阵天线能够在实现低旁瓣宽视角扫描的同时,有效提高天线在宽角度范围内扫描波束分辨率的稳定性。

相控阵超声检测扇形扫描的两种成像方式比较

介绍了相控阵超声检测扇形扫描的两种成像方式,即按实际几何结构成像和按声程成像。分别采用这两种成像方式检测近表面裂纹缺陷,通过对显示结果的比较,得出按实际几何结构成像的方式较优的结论;对焊缝检测,采用按实际几何结构成像更易准确判别缺陷,从而更能有效地确保焊缝质量、提升检测效率。

机载电子扫描相控阵雷达

机载有源电子扫描相控阵雷达具有波束捷变快、抗干扰性强、视场广、隐蔽性好、功能强和性能可靠等突出优势,但技术复杂、难度高,目前尚存在如大规模砷化镓单片微波集成(GaAS MMIC)电路,数字波束形成和射频处理,全微波组件封装和测试以及综合射频传感器等关键技术。本文主要研究它的突出优势、关键技术及解决途径、发展和前景。

相控阵接收组件自动测试平台设计

分析了频率扫描相控阵接收组件批量测试的工程需求,介绍了一种接收组件幅相一致性自动测试平台的设计原理,包括总线接口、硬件组成及软件设计流程等,在此基础上开发了相控阵接收组件自动测试平台,并在某多波束频率扫描相控阵系统的测试中得到实际应用。应用结果表明,该测试平台可以大幅提高接收组件幅相特性的测试效率和测试结果的准确性,适合在频率扫描相控阵系统的测试中推广使用。

环栅型宽带多波束相控阵天线初探

抛物透镜式天线利用其馈源偏置特性可同时产生多波束，当透镜为环栅型相控阵形式时，该组合天线即成为同时多波束相控阵天线，因此研究该型天线的特性，具有非常重要的使用价值。

利用耦合实现相控阵平顶单元方向图的方法

提出了一种用于低轨卫星有限扫描相控阵的新型波导辐射单元。该辐射单元利用缝隙耦合实现平顶的单元方向图以解决有限扫描相控阵由于采用大间距设计时引起的扫描边缘增益跌落和栅瓣的问题。分析采用多模散射矩阵的方法,计算速度快、精度高。数值计算和测试结果表明这种辐射单元可以用于扫描角度宽达±25°的有限扫描相控阵的设计。计算结果同时表明该辐射单元至少可以满足10%的频带宽度。

一种基于方向图重构机制的宽带宽视角相控阵天线

本文提出了一款风车形方向图可重构单元及其作为阵元的二维平面宽带宽视角扫描相控阵天线。所提出的单馈方向图可重构单元天线由辐射贴片、直流偏置电路以及宽带人工磁导体(AMC)反射面构成。其中,辐射贴片为馈电结构可重构的4个Vivaldi缝隙组成的风车形贴片,它能够通过改变PIN二极管的通断以实现宽带内四个端射方向上的波束切换。此外,将AMC反射面加载于辐射结构的后端,使得最大辐射方向由原来的端射方向调整为准端射方向,这样有利于单元天线组阵后的扫描波束能够覆盖到侧射方向。对该天线单元及其构建的8×8均匀平面相控阵天线进行了仿真与分析。仿真结果显示,所设计的阵列天线同时具备了宽带宽视角二维波束扫描性能,其在5.4~6.1 GHz的工作频带内可以实现±60°范围内的二维波束扫描。同时,阵列的增益波动小于4.3 dB,并且具有较低的旁瓣电平。

相控阵探头楔块磨损对检测结果的影响

介绍相控阵探头楔块磨损对检测结果的影响。采用相控阵扇形扫描检测根部未焊透缺陷、坡口未熔合缺陷及气孔缺陷,通过使用完好的楔块和磨损的楔块对这3类缺陷检测结果的图像进行比较,得出结论:楔块磨损会影响缺陷的定位与定量,进而影响检测结果的准确性;必须定期监测楔块磨损状态,以保证检测结果的可靠性。

一种铝合金薄板搅拌摩擦焊焊缝的超声快速检测方法

搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)薄板检测历来是一个难点,现在应用于薄板焊缝检测的方法多采用横波入射法及超声相控阵扇形扫查等,但这些方法都难以实现长直焊缝的快速检测与缺陷成像。采用超声相控阵C扫描直接从焊缝表面对焊缝内部缺陷进行C扫描,研究该技术对不同厚度薄板隧道型及未熔合缺陷的探测能力,开发一套用于快速相控阵检测的机械装置,并分析FSW焊缝表面对C扫描成像的影响。试验结果证明,采用超声相控阵技术对5 mm以上厚度板中0.3mm以上的侧孔及0.5 mm的平底孔具有良好的检测效果。

基于互耦补偿策略的IFFT算法及其应用

介绍了一种基于互耦补偿矩阵(MCCM)的迭代快速傅里叶变换(IFFT)技术,并将其应用于宽角度扫描相控阵的低旁瓣综合中。首先,在所提出的综合方法中,将互耦补偿矩阵引入到IFFT技术中以考虑阵元间的互耦效应,使考虑互耦的阵列远场重新满足方向图乘积原理。然后,提出了一款基片集成波导背腔结构的宽波束天线单元,该天线能够同时激励起TE110与TE210两种模式从而展宽其工作频带且具有宽波束性能,并且基于此单元分别建立了阵元数为35,75,100的宽角度扫描相控阵天线。最后,利用所提出的IFFT技术对这三个相控阵进行低旁瓣综合。与基于有源单元方向图遗传算法的对比结果表明,在-60°到60°的扫描范围内均能实现低旁瓣电平,并且IFFT优化算法具有更快的速度。

面向干涉仪系统的一种近场测试方法

针对干涉仪体制测向系统,提出了一种近场测试方法。该方法利用相控阵波束扫描原理设计测试天线阵,通过控制入射到干涉仪系统每个天线阵元的信号相位,等效出远场测试条件,准确地完成干涉仪系统的校准和测向验证,等效误差满足测试要求。相比传统的远场测试方法,该方法测试速度快、精度高、易于操作。工程实现表明,该方法具有良好的适用性,可广泛用于干涉仪体制测向系统的外场快速校准测试。

钢管K形节点足尺模型疲劳性能试验研究

为研究钢管K形节点的疲劳性能,进行了足尺模型的疲劳试验,采用梯度应变片测量焊缝区域应力变化,采用相控阵扫描成像检测系统(简称相控阵)检测初始缺陷和疲劳裂纹,对疲劳开裂后的钢管K形节点进行切片观测,研究节点相贯焊缝附近的热点应力分布、疲劳裂纹扩展规律和疲劳破坏模式等,并分析了采用名义应力法和热点应力法评定钢管K形节点疲劳寿命的合理性。结果表明:钢管K形节点的热点应力宜采用梯度应变片得到的梯度应力进行线性外推得到,最大热点应力位于主管和受拉支管相贯焊缝靠近主管侧的冠点处;节点两侧鞍点热点应力值最大误差率为6.64%,节点基本不受面外弯矩影响;采用相控阵检测能够对节点初始缺陷和疲劳裂纹进行定位、定性和定量分析;切片观测结果表明,钢管K形节点疲劳裂纹属于张开型I裂纹;疲劳裂纹的萌生、扩展和破坏阶段分别对应的加载次数为0~229.1万次、229.1~245.5万次和245.5~251.2万次,疲劳裂纹萌生于热点应力最大主管和受拉支管相贯焊缝靠近主管侧的冠点处,其疲劳破坏属于弹性范围内的脆性破坏;名义应力法由于名义应力幅放大系数偏大,评定所得的钢管K形节点疲劳寿命过于保守;基于热点应力法,CIDECT评定所得结果偏不安全,API评定结果具有1.11倍的安全富余,适用于评定本试验中钢管K形节点的疲劳寿命。

广义Brewster效应的实现及其应用进展

Brewster效应作为一种经典物理现象描述了平面偏振电磁波在电介质表面上的零反射行为。随着超材料和超表面的迅速发展,Brewster效应得到了许多扩展研究。人们借助超材料和超表面实现了任意频率、偏振和入射角的平面电磁波的零反射现象,这被称为广义Brewster效应。本文综述了广义Brewster效应的物理实现及其应用研究,首先回顾了实现广义Brewster效应的各种物理体系和物理机制,指出了一些传统分析方法的局限性。为此,创新性地讨论了广义Kerker效应的一种简单而普适的设计原则,即通过人工结构构建多极矩的干涉相消。随后,回顾了在该原则指导下设计的各种超表面,进一步讨论了其在5G毫米波通信电磁窗口和相控阵天线宽角扫描的应用。最后指出了这一领域目前存在的问题并展望了未来的发展方向。

美军争夺电磁空间出新招

到目前为止,美军已生产和装备了600多种电子战装备和系统,拥有近千架专用电子战飞机,电子战技术和装备正在向标准化、通用化、多功能和一体化方向发展。