Objektrekonstruktion in der Mikrowellen- Defektoskopie

Abstract

Bei der Defektoskopie mit Mikrowellen existiert bei der Wahl der Messfrequenz ein Interessenskonflikt. Wählt man eine hohe Messfrequenz, wie z. B. 300 GHz, treten aufgrund der kleinen Wellenlänge kaum Störeffekte durch Beugungserscheinungen auf. Allerdings erreichen die hochfrequenten Mikrowellen wegen der hohen Dämpfung oft nur geringe Eindringtiefen von wenigen Millimetern. Bei niedrigen Messfrequenzen, wie die in dieser Arbeit genutzten 24 GHz, können größere Eindringtiefen erreicht werden. Allerdings treten auch vermehrt Beugungserscheinungen in den Messbildern auf. Diese Beugungseffekte können kleine Defekte, insbesondere in der Nähe der Randbereiche des Prüfobjekts, überlagern und ihre Erkennung erschweren. In dieser Arbeit wird die Eignung eines aus der Optik bekannten Bildverarbeitungsverfahrens für die Mikrowellen-Defektoskopie untersucht, bei dem das gemessene Defektbild im Frequenzbereich mit einer Punktspreizfunktion (PSF) entfaltet wird. Ziel dieser Entfaltung ist es, die Beugungserscheinungen nachträglich aus dem Defektbild zu entfernen und gleichzeitig die tatsächliche Größe des Defektes zu rekonstruieren. Dazu muss zunächst eine für ein bestimmtes Messszenario passende PSF ermittelt werden. In dieser Arbeit werden daher drei Methoden der messtechnischen Bestimmung einer passenden PSF getestet. Außerdem wird der Einfluss untersucht, den die Geometrie, das Material und die Tiefenlage eines Defekts auf das Beugungsmuster und damit auch auf die PSF haben. Es wird eine parametrierbare Funktion vorgestellt, mit der sich eine für bestimmte Messszenarien passende PSF künstlich nachbilden lässt. Die experimentellen Ergebnisse werden durch FEM-Simulationen unterstützt. Zusätzlich wird untersucht, ob die im Messsystem vorhandene offene Hohlleiterantenne mit einer Stielstrahlerantenne getauscht werden kann, um die Ortsauflösung und die Symmetrie des Antennen-Footprints zu verbessern.