導(dǎo)讀：太赫茲技術(shù)屬于一種新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)δ承┙M件及表面進(jìn)行無(wú)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(lái)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(xiàn)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”。科學(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(méi)有取得人們所期待的進(jìn)展。與傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)相比，例如X射線(xiàn)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ThorstenGöbel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(guò)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(méi)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，”Göbel說(shuō)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。
　　
　　研究人員將太赫茲輻射中的發(fā)射單元與接收單元“打包”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(chǎng)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(xiàn)上檢測(cè)塑料管壁的厚度;這項(xiàng)檢測(cè)在生產(chǎn)過(guò)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(wú)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(xiàn)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(lái)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(guò)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(chē)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。“因此，隨著復(fù)合材料在汽車(chē)、航空、航天以及能源等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們迫切的需要一種可靠的檢測(cè)方法”，G?bel說(shuō)道，而這種新型太赫茲傳感器探頭可以解決這個(gè)問(wèn)題。
　　
　　雖然這種新型的太赫茲傳感器體系來(lái)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，Göbel預(yù)測(cè)，在不久的將來(lái)，隨著逐步批量生產(chǎn)，其價(jià)格肯定會(huì)大幅降低。考慮到這種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)及其目前的研究進(jìn)展，Göbel相信太赫茲技術(shù)在未來(lái)幾年將會(huì)取得更多的成功，很快成為一種成熟的無(wú)損檢測(cè)手段。