Рефлектометрия поверхности углепластика (CFRP) в субтерагерцевом диапазоне частот: теория и эксперимент

Abstract

В работе представлена новая рекурсивная схема нахождения устойчивого решения для задачи рассеяния электромагнитных волн на многослойной периодической структуре. Задача решена методом интегральных функционалов. Проведено сравнение рассчитанных при помощи метода интегральных функционалов частотных характеристик коэффициента отражения от образца углепластика (CFRP) с экспериментальными данными, полученными при помощи метода квазиоптической рефлектометрии в субтерагерцевом диапазоне частот при различных поляризациях и углах падения волны на образец. Полученные результаты могут послужить основой для построения более сложных моделей СFRP, включающих моделирование различных видов поверхностных загрязнений и помогут лучше интерпретировать данные рефлектометрии СFRP в терагерцевой области частот и усовершенствовать методы неразрушающего контроля углепластиков в этой области электромагнитного спектра.

У роботі представлено нову рекурсивну схему знаходження сталого рішення для задачі розсіяння електромагнітних хвиль на багатошаровій періодичній структурі. Задача розв’язана методом інтегральних функціоналів. Проведено порівняння розрахованих за допомогою методу інтегральних функціоналів частотних характеристик коефіцієнта відбиття від зразка вуглепластика (CFRP) з експериментальними даними, отриманими за допомогою методу квазіоптичної рефлектометрії в субтерагерцовому діапазоні частот при різних поляризаціях і кутах падіння хвилі на зразок. Отримані результати можуть послужити основою для побудови більш складних моделей СFRP, що включають моделювання різних видів поверхневих забруднень та допоможуть краще інтерпретувати дані рефлектометрії СFRP в терагерцовій області частот і удосконалити методи неруйнівного контролю вуглепластиків в цій області електромагнітного спектра.

A new recursive algorithm for the stable solution of the problem of electromagnetic wave scattering from multilayered periodical structure has been developed. The problem has been solved by the method of integral functionals. The comparison between the frequency response of reflection coefficients for carbon fiber reinforced plastic sample obtained by the method of integral functionals and by the method of polarization frequency reflectometry in sub THz frequency range at different incidence angles and polarizations has been conducted. These results can serve as a basis for the development of more complicated CFRP models including a simulation of different types of CFRP surface contaminations. It can help to interpret the reflectometry results in THz frequency range and improve non-destructive testing methods for carbonfilled plastics at this frequency range.