Split ring resonator based probe for detection of subsurface defects in composite materials

• Autorzy: Sobkiewicz Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.06.31

Warianty tytułu

PL

Dzielony rezonator pierścieniowy jako sonda przeznaczona do detekcji podpowierzchniowych wad materiałów kompozytowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The imaging resolution of conventional near-field probes is often limited to dimensions of an aperture. To achieve imaging resolution in the order of few millimeters using standard aperture probes it is required to operate at very high frequencies. In contrast, planar structure based on Split Ring Resonator (SRR) could provide high resolution and sensitivity while working at low frequency range. This paper proposes an high-sensitivity SRR-based microwave sensor for detection of common undersurface flaws in composite-made samples (GFRP) of tank for hydrogen storage.

PL

Rozdzielczość obrazowania konwencjonalnych sond pola bliskiego jest ściśle związana z rozmiarami jej apertury. Osiągnięcie wysokiej rozdzielczości obrazu najczęściej wymaga operowania na bardzo wysokich częstotliwościach. W niniejszej pracy przedstawiono sondy oparte o struktury dzielonych rezonatorów pierścieniowych, które odpowiednio wykorzystane zapewniają wysoką rozdzielczość i czułość przy zachowaniu niskiego pasma pracy. Prace wykonano na przykładzie detekcji wad podpowierzchniowych w materiale kompozytowym – fragment zbiornika (GFRP) do przechowywania wodoru.

Słowa kluczowe

EN

NDT; microwave imaging; split ring resonator; GFRP Tank

PL

NDT; obrazowanie mikrofalowe; dzielony rezonator pierścieniowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 6
• Strony: 160--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobkiewicz Przemysław

• Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Telekomunikacji, Katedra Telekomunikacji i Teleinformatyki

Bibliografia

• [1] ASM Handbook Composites; ASM International, Ed.; 10th editon.; ASM International: Materials Park, Ohio, 1990; Vol. Volume 21; ISBN 978-0-87170-377-4.
• [2] Gibson, R.F. Principles of Composite Material Mechanics; Mechanical engineering : a series of textbooks and reference books; Fourth edition.; CRC Press, Taylor & Francis Group: Boca Raton, 2016; ISBN 978-1-4987-2069-4.
• [3] Pastorino, M. Microwave Imaging Methods and Applications; Artech House: Boston, 2018; ISBN 978-1-63081-348-2.
• [4] Zoughi, R. Microwave Non-Destructive Testing and Evaluation; Springer Netherlands: Dordrecht, 2000; ISBN 978-94-015- 1303-6.
• [5] Zhang, H.; Yang, R.; He, Y.; Foudazi, A.; Cheng, L.; Tian, G. A Review of Microwave Thermography Nondestructive Testing and Evaluation. Sensors 2017, 17, 1123, doi:10.3390/s17051123.
• [6] Saleh, W.; Qaddoumi, N. Potential of Near-Field Microwave Imaging in Breast Cancer Detection Utilizing Tapered Rectangular Waveguide Probes. Comput. Electr. Eng. 2009, 35, 587–593, doi:10.1016/j.compeleceng.2008.08.005.
• [7] Saleh, W.; Qaddoumi, N.; Abu-Khousa, M. Preliminary Investigation of Near-Field Nondestructive Testing of Carbon Loaded Composites Using Loaded Open-Ended Waveguides. Compos. Struct. 2003, 62, 403–407, doi:10.1016/j.compstruct.2003.09.012.
• [8] Malyuskin, O.; Fusco, V.F. High-Resolution Microwave Near Field Surface Imaging Using Resonance Probes. IEEE Trans. Instrum. Meas. 2016, 65, 189–200, doi:10.1109/TIM.2015.2476277.
• [9] Rahman, M.S. ur; Abou-Khousa, M.A. Millimeter Wave Imaging of Surface Defects and Corrosion under Paint Using V-Band Reflectometer. In Proceedings of the 2019 IEEE International Conference on Imaging Systems and Techniques (IST); IEEE: Abu Dhabi, United Arab Emirates, December 2019; pp. 1–5.
• [10] Xie, Z.; Li, Y.; Sun, L.; Wu, W.; Cao, R.; Tao, X. A Simple High Resolution Near-Field Probe for Microwave Non-Destructive Test and Imaging. Sensors 2020, 20, 2670, doi:10.3390/s20092670.
• [11] Zhou, X.; Yang, X.; Su, P.; Wang, J.; Wang, Z.; Peng, H.; Gu, D. Detection and Location of Defects in Non-Metallic Composites Pipeline Based on Multi-Resonant Spoof Surface Plasmon Polaritons. IEEE Sens. J. 2022, 22, 2091–2098, doi:10.1109/JSEN.2021.3134986.
• [12] Tiwari, N.K.; Singh, S.P.; Akhtar, M.J. Near Field Planar Microwave Probe Sensor for Nondestructive Condition Assessment of Wood Products. J. Appl. Phys. 2018, 123, 224502, doi:10.1063/1.5028259.
• [13] Li, Z.; Soutis, C.; Haigh, A.; Sloan, R.; Gibson, A.; Karimian, N. Microwave Imaging for Delamination Detection in T-Joints of Wind Turbine Composite Blades. In Proceedings of the 2016 46th European Microwave Conference (EuMC); IEEE: London, United Kingdom, October 2016; pp. 1235–1238.
• [14] Mayani, M.G.; Herraiz-Martinez, F.J.; Domingo, J.M.; Giannetti, R. Resonator-Based Microwave Metamaterial Sensors for Instrumentation: Survey, Classification, and Performance Comparison. IEEE Trans. Instrum. Meas. 2021, 70, 1–14, doi:10.1109/TIM.2020.3040484.
• [15] Xie, Z.; Wang, G.; Sun, L.; Li, Y.; Cao, R. Localised Spoof Surface Plasmon-based Sensor for Omni-directional Cracks Detection in Metal Surfaces. IET Microw. Antennas Propag. 2019, 13, 2061–2066, doi:10.1049/iet-map.2018.5749.
• [16] Malyuskin, O.; Fusco, V. Resonantly Loaded Apertures for High-resolution Near-field Surface Imaging. IET Sci. Meas. Technol. 2015, 9, 783–791, doi:10.1049/iet-smt.2014.0337.
• [17] Pechrkool, T.; Sangmahamad, P.; Thiamsinsangwon, P.; Sutham, T.; Kumkhet, B.; Pirajnanchai, V. High-Sensitivity Contactless Microwave Sensor Based on Rectangular Complementary Split Ring Resonator for Glucose Concentration Characterization. In Proceedings of the 2022 37th International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC); IEEE: Phuket, Thailand, July 5 2022; pp. 971–974.
• [18] Galindo-Romera, G.; Javier Herraiz-Martinez, F.; Gil, M.; Martinez-Martinez, J.J.; Segovia-Vargas, D. Submersible Printed Split-Ring Resonator-Based Sensor for Thin-Film Detection and Permittivity Characterization. IEEE Sens. J. 2016, 16, 3587–3596, doi:10.1109/JSEN.2016.2538086.
• [19] Baghelani, M.; Hosseini, N.; Daneshmand, M. Selective Measurement of Water Content in Multivariable Biofuel Using Microstrip Split Ring Resonators. In Proceedings of the 2020 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium (IMS); IEEE: Los Angeles, CA, USA, August 2020; pp. 225–228.
• [20] Aydin, K.; Bulu, I.; Guven, K.; Kafesaki, M.; Soukoulis, C.M.; Ozbay, E. Investigation of Magnetic Resonances for Different Split-Ring Resonator Parameters and Designs. New J. Phys. 2005, 7, 168–168, doi:10.1088/1367-2630/7/1/168.
• [21] Waldron, R.A. Perturbation Theory of Resonant Cavities. Proc. IEE Part C Monogr. 1960, 107, 272, doi:10.1049/pic.1960.0041.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).