복합재 절연체의 내부 수분 결함을 위한 테라헤르츠 비파괴 검사 방법

왕, P., 바오, Y., 야오, Y., 왕, Y., 장, P., 우, Y., 우, P., & 리, S.

초록

우리는 7개의 인간 유방암 수술 표본에 대한 테라헤르츠(THz) 편광 이미징을 조사한다. 목표는 영상 품질을 향상시키는 것이다. 코어 로드와 스커트 사이의 경계면에 존재하는 내부 수분 결함이 복합 절연체의 파손에 기여하는 주요 요인으로 확인되었다. 그러나 이러한 결함을 효과적으로 탐지하는 방법은 아직 완전히 개발되지 않았다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 테라헤르츠 기술을 기반으로 한 비파괴 검사 방법을 제안한다. 먼저, 실제 결함을 시뮬레이션하기 위해 수분 결함이 포함된 복합 절연체 시편을 제작했다. 후속 실험 테스트를 통해 다양한 시편의 테라헤르츠 시간 영역/주파수 영역 특성과 영상 특징을 도출했다. 확장된 4차 데디(Dedye) 모델을 사용하여 결함이 있는 시편의 광학적 파라미터를 추출했다. 그 후, 분산 모델에서 기존 비선형 피팅 방법의 한계를 극복하기 위해 입자 군집 최적화(PSO) 방법을 적용했다. 마지막으로, 피팅된 매개변수를 바탕으로 테라헤르츠 주파수 대역에서 복합 절연체 내부의 수분 결함을 역산하기 위해 시간 영역 유한차분 시간 영역(FDTD) 시뮬레이션을 수행하여 실험 결과의 정확성을 검증하였다. 연구 결과, 시뮬레이션 역산 결과가 실제 시험 데이터와 일치함을 보여주며, 이는 테라헤르츠 시간/주파수 영역 매개변수가 복합 절연체 내부의 수분 결함을 효과적으로 특성화할 수 있음을 입증한다. 시간-주파수 영역 특성은 결함 발생에 대한 정성적 분석과 결함 두께의 정량적 계산을 용이하게 한다. 테라헤르츠 이미징 결과와 결합될 경우, 이 접근법은 수분 결함의 위치와 기하학적 치수를 신속하게 파악하는 데 기여한다. 결과적으로, 이는 복합 절연체 내부의 수분 결함에 대한 비파괴 검사를 실현하여 운영 신뢰성을 보장하고, 안전하고 안정적인 운영을 위한 기술적 지원을 제공한다.

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