复杂工作环境致使金属设备表面和近表面产生各种类型的缺陷,从而对设备正常工作带来诸多影响,严重时会造成重大事故损失。同时,对于在粉尘、高低温、高压等复杂工况下的检测需求,常规的无损检测方法已经不能完全满足,因此对在复杂条件下传播影响极小的微波无损检测方法研究很有必要。此外,传统的定量检测方式得出数据并不直观,需要专业人员分析数据得出评估结论,因此利用成像方法对缺陷定位和边界识别的研究有了更高的需求。本文围绕微波无损检测成像及金属缺陷边界识别的方法进行了以下研究,主要研究工作如下:(1)微波无损检测系统的有限积分建模及其对后续实验参数优化。本文采用有限积分法建立了微波无损检测系统的时域仿真模型;通过该模型研究了提离距离对反射系数幅值的影响及其半波长提离的周期性变化的规律;研究提离距离对反射系数幅值相位的影响;确定了矩形波导在宽带频率范围(26.5GHz-40GHz)的反射系数幅值和相位的最优频率和提离;在最优的频率和提离下,研究了缺陷宽度和深度与反射系数幅值和相位的关系,通过比较反射系数幅值和相位对缺陷边界的定量识别能力,确定采用反射系数相位定量表征缺陷边界;最后研究了圆裂纹边界与曲线梯度最大点位置的关系和曲线中心处与缺陷中心的对应关系。(2)微波无损检测成像系统构建及实验研究。本文首先搭建了微波无损检测成像系统硬件系统;然后利用VB编写了平面扫描程序控制9030板卡驱动精密电动平移台;利用VC++编程控制PNA 8463B网络分析仪的数据采集程序,最终构建了微波无损检测成像系统;在该实验平台上研究了矩形缺陷中心位置、宽度和深度与反射系数幅值和相位的关系,同时研究了圆裂纹边界与曲线梯度最大点的位置关系以及曲线中心处与缺陷中心的对应关系;通过仿真与实验对比分析,验证了同深不同宽的矩形缺陷位置最高点和最低点反射系数相位差的线性规律以及同深不同宽圆缺陷梯度最大点的边界与圆缺陷的直径边界的对应关系。(3)微波无损检测成像的边界识别算法研究。对几种一阶和二阶边界识别算法的优缺点进行了比较分析;得出了在微波无损检测成像传统边界成像算法的不足,提出了一种结合基于最小二乘法相位解缠算法的改进的Canny算法,并应用该算法对矩形缺陷和圆形缺陷的进行微波无损成像,并对边界进行识别;最后应用基于HOG特征提取的SVM二分类算法对于实验中缺陷边界进行分类识别。