复合材料在航天、交通运输、化工设备、建筑、文体用品等领域上的应用越来越广泛,发挥着举足轻重的作用。它有机地结合了各类材料的优点、克服了单一材料的不足,扩大了单一材料的应用范围。以碳纤维和环氧树脂复合的材料为例,它具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀性好、抗疲劳、电绝缘和膨胀系数小等一系列优异性能。复合材料不仅制造过程复杂,且由于设备因素、材料特性、工艺及参数控制的影响,在复合材料制品中难免会出现气孔、疏松、纤维及树脂开裂、分层、脱粘等缺陷,加剧材料的老化,大大降低材料的使用寿命,严重时会对安全生产造成很大的影响。因此对复合材料结构进行无损检测是十分必要的。本文采用微波无损检测新技术,运用交叉学科知识对复合材料的内部缺陷进行检测。其原理是利用微波与介质的相互作用,微波信号入射到介质表面时,会发生反射、散射、透射,反射波的电磁场因受介质的电磁参数和几何参数的影响,从而改变反射特征信号如回波损耗、相位等。本文首先对微波传输机理进行研究,通过对微波在不同媒质中的传输特性及反射特性的研究,阐述了微波无损检测机理。在此基础上,制备了四种含有缺陷的内铺金属纤维复合材料板(纤维断裂、纤维铺设不均匀、纤维屈曲、断裂及屈曲),搭建了微波无损检测系统,筛选出适合检测复合材料内部缺陷的特征信号,通过对其进行微波检测及数据分析,得到如下结论：(1)利用微波无损检测系统,可以实现上述复合材料内含各类缺陷复合材料的快速定位：在检测频率下,通过与无缺陷的复合材料参考试件对比,可以发现当微波探头覆盖到内部缺陷时,反射信号-回波损耗有较明显的变化,由此可以快速发现缺陷所在位置；(2)反射特征信号与波导所在位置有关,即波导中心与缺陷相对位置不同时,检测信号幅度有差别。如缺陷为纤维断裂时,回波损耗值的大小与断裂缺陷的中心离波导口中心距离有关；(3)对于纤维断裂缺陷,沿着相互垂直的方向进行扫描检测,遇到缺陷时回波损耗的变化趋势相反。沿垂直于纤维铺设方向扫描时,在断裂缺陷刚要进入或离开波导口时,回波损耗会发生突变,相位会发生正负之间的转变,断裂缺陷在波导口外时相位为正值,断裂缺陷在波导口内时相位为负值；(4)对于纤维断裂缺陷,在缺陷离波导口中心距离相同的条件下,断裂长度越长,回波损耗值越大或越小(取决于检测方向),可以通过建立数据库比对回波损耗来判断断裂缺陷的尺寸；(5)对于纤维铺设不均匀缺陷,随着纤维间距的加大,回波损耗最大值对应的波导位移也增大,即回波损耗开始减小的位置推迟,由此可以判定出金属纤维不均匀缺陷的程度；(6)对于纤维屈曲缺陷,通过实验确定了最佳检测方向,即沿着纤维铺设方向,在该方向上灵敏度较高,对比回波损耗随波导移动的变化趋势可以判断出屈曲程度的大小；(7)对于纤维屈曲缺陷的两种不同形态,圆弧形和S形,在同一曲率半径下回波损耗随波导移动有着相同的变化规律,在板材的边缘处回波损耗最小,在中线处回波损耗与无缺陷时的接近；(8)对于同时含有纤维断裂和屈曲缺陷,通过对比回波损耗及相位图,可以与仅有断裂缺陷或仅有屈曲缺陷时的单缺陷区分开来。由以上结论可知：微波检测技术可以用于复合材料内部各类缺陷的检测并具有较好的精度。