Application of Terahertz Radiation in Non-Destructive Testing of Military-Designated Composite Materials

• Autorzy: Strąg Martyna , Świderski Waldemar

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.1657

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie promieniowania terahercowego w nieniszczących badaniach materiałów kompozytowych o przeznaczeniu militarnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The non-destructive testing methods (NDT) are gaining significant attention due to their ability to monitor the objects structure without causing their damage. In recent years, studies focused on NDT have been directed towards imaging with the use of the terahertz (THz) waves. The presented study describes terahertz imaging-based NDT method and testing results on selected military-designated materials with intentionally introduced defects. The main aim of the work was to clearly detect various discontinuities in materials interior and thus, to show the possibilities of the newly developed terahertz-based testing method in transmission mode. The results confirmed high applicability of THz waves for monitoring various materials where each implemented flaw was easily distinguished. Therefore, the presented method looks promising for real applications in everyday practice.

PL

W prezentowanej pracy opisano zastosowanie metody obrazowania nieniszczącego przy wykorzystaniu promieniowania terahercowego. Badaniom poddano wybrane grupy materiałów kompozytowych znajdujących zastosowanie w wojsku, które miały celowo wprowadzone defekty. Głównym celem pracy było wyraźne wykrycie różnych nieciągłości we wnętrzu materiałów kompozytowych, a tym samym pokazanie możliwości nowo opracowanej metody testowania opartej na zastosowaniu promieniowania terahercowego w trybie transmisyjnym. Metoda terahercowa w trybie transmisyjnym, gdzie generator promieniowania i detektor znajdowały się po przeciwnej stronie próbki. W wyniku badań wykryte zostały wszystkie defekty celowo wprowadzone do analizowanych materiałów kompozytowych, wśród których wyróżniono: kompozyty wzmocnione włóknem aramidowym, gazogenerator, wkład do kamizelki kuloodpornej. W ramach tej pracy przedstawiono przykłady efektywnego wykorzystania promieniowania terahercowego jako metody badań nieniszczących oraz potencjalne zastosowanie w monitorowaniu materiałów o przeznaczeniu wojskowym. Wyniki dowiodły, że metoda terahercowa jest w stanie wykryć wady ukryte w kompozytach wzmocnionych włóknami aramidowymi, gazogeneratorze i wkładzie do kamizelki kuloodpornej. Wyniki przedstawione w postaci zdjęć cechowała wyższa jakość w odniesieniu do danych literaturowych.

Słowa kluczowe

EN

non-destructive testing; terahertz radiation; composites; defect detection

PL

materiały kompozytowe; badania nieniszczące; promieniowanie terahercowe; detekcja defektów

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 14, Nr 4 (54)
• Strony: 91--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Strąg Martyna

• Military Institute of Armament Technology 7 Prymasa Stefana Wyszyńskiego Str., 05-220 Zielonka, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0118-9971

autor

Świderski Waldemar

• Military Institute of Armament Technology 7 Prymasa Stefana Wyszyńskiego Str., 05-220 Zielonka, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4040-2197

Bibliografia

• [1] Świderski, Waldemar. 2017. NDE of honeycomb structure: a comparative study of infrared and terahertz imaging. In Proceedings of the 7th International Conference on Mechanics and Materials in Design, Albufeira, Portugal, 11-15 June 2017, 6462.
• [2] Nüßler, Dirk, and Joachim Jonuscheit. 2021. “Terahertz based non- destructive testing (NDT)”. tm-Technisches Messen 88 (4) : 199-210.
• [3] Verma, S. 2007. “World of Terahertz-Rays”. Physics Education, 259.
• [4] Świderski, Waldemar, Paweł Hłosta. 2018. Wstępne badania eksperymentalne z zastosowaniem promieniowania pod-terahercowego. Problemy Techniki Uzbrojenia 147 (3): 37-46.
• [5] Sizov, F. Fedir. 2019. “Brief history of THz and IR technologies”. Semiconductor physics, quantum electronics & optoelectronics 22 (1): 67-79.
• [6] Redo-Sanchez, Albert, Nicholas Karpowicz, Jingzhou Xu, and X.-C. Zhang. 2006. Damage of defect inspection with terahertz waves. In Proceedings of the 4th International Workshop on Ultrasonic and Advanced Methods for Nondestructive Testing and Material Characterization 67-77.
• [7] Seo, Minah, Ji-Hun Kang, Hyo-Suk Kim, Joon Hyong Cho, Jaebin Choi, Young Min Jhon, Seok Lee, Jae Hun Kim, Taikjin Lee, Q-Han Park, and Chulki Kim . 2015. “Observation of terahertz-radiation-induced ionization in a single nano island”. Scientific reports 5 : 10280-1-8.
• [8] Hłosta, Paweł, Marcin Nita, Dorota Powala, and Waldemar Świderski. 2022. “Terahertz radiation in non-destructive testing of composite pyrotechnic materials”. Composite Structures 279 : 114770.
• [9] Kim, Sanghyun, Jaewoong Lee, Changhyun Roh, Jonghyun Eun, and Chankyu Kang. 2019. “Evaluation of carbon fiber and p-aramid composite for industrial helmet using simple cross-ply for protecting human heads”. Mechanics of Materials 139 : 103203.
• [10] Świderski, Waldemar, and Monika Pracht. 2016. Ultrasonic IR thermography detection of defects in multi-layered aramide composites. In Proc. of 19th World Conference on Non-Destructive Testing.
• [11] Pracht, Monika, and Waldemar Świderski. 2019. “Experimental Testing of Aramid Composite Applied in Ballistic Armour using Ultrasonic IR Thermography”. Probl. Mechatronics. Armament Aviat. Saf. Eng., 10 (2) : 77-88.
• [12] Wu, Yaxiong, Bo Su, Jingsuo He, Cong Zhang, Hongfei Zhang, Shengbo Zhang, and Cunlin Zhang. 2018. “An effective way to reduce water absorption to terahertz”. Proceedings of the SPIE 10616 : 315-323.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).

2. The research was financed by the Polish National Center for Research and Development (Project no. DOB-SZAFIR/02/A/001/01/2020).