具体实施方式

本文所述的实施例提供用于对于对象的表面结构处或之下的元素(例如缺陷)的存在来无损评估该表面结构的检查系统和方法。所公开的检查系统和方法利用微波增强热像图成像。例如，对象的表面结构通过非接触式微波激励来加热，以及使用光学传感器(例如红外(IR)拍摄装置)在热图像数据中捕获产生于加热的热分布或签名。存在的元素可基于对象结构的热签名中的指示已知类型的元素的所识别特性来检测。元素的类型可以是各种类型的缺陷，例如气穴（air pocket）、脱层、裂纹、裂口等。微波具有用来以极少衰减深入穿透到介电材料中的能力，这允许本文所公开的系统和方法用于较厚非导电结构(例如厚度高达或大于一英寸的结构层)。检查系统和方法能够用来检测对象表面下面的亚表面元素。亚表面元素沿对象的表面可能不是可见的，因此利用可见光的基于图像的检查技术可能无法检测亚表面元素。按照一个或多个实施例，除了亚表面元素之外，检查系统和方法还能够检测沿对象的表面的表面元素。

在本文所公开的实施例中，通过单独调整（tune）用来加热被检查的对象的每个部分的微波的特性，由此为对象的每个部分定制激励微波来增强检查过程的精度和效率。例如，可基于不同频率下的微波加热对象的相应部分的良好程度，为对象的每个部分来确定相应所选微波频率。例如，对象的相应部分中的温度增加的速率可取决于该部分的材料性质(例如电容率、偶极子取向、热导率等)、该部分的结构性质(例如涂层厚度、表面均匀性等)和微波的特性(例如能级、频率、相位等)。被分析以用于亚表面元素的检测的热图像数据是响应于仅通过具有相应所选微波频率的那些微波对于对应部分的加热而生成的热图像数据。基于通过为对象的每个相应部分专门选取的微波进行的激励来执行对象的热像图成像检查可提供期望结果，例如增加的检测精度(部分归因于增强热分辨率)和降低的能量消耗。例如，可改进能量效率，因为该过程确定所指定的范围内提供对象的每个部分的最大加热效率的频率，以及只有使用那些所选频率的微波用于加热对象，以提供热图像数据供缺陷分析。通过调整以确定所选频率，可改进检查过程的能量效率，和/或所消耗能量的总量相对于预先存在的微波热像图成像技术降低。

图1图示按照实施例的检查系统100。检查系统100使用微波增强热像图成像来执行对象102的无损评估，以用于检测对象102内的亚表面元素104。对象102在图1中以截面示出。检查系统100包括微波发射器106、光学传感器108以及具有一个或多个处理器112的控制器110。在一个实施例中，光学传感器108是红外(IR)拍摄装置，该IR拍摄装置感测光的一个或多个IR波长的强度。可选地，光学传感器108可感测光的一个或多个其他波长的强度。

控制器110可操作地耦合到微波发射器106和光学传感器108，并且配置成控制两种装置的操作。例如，控制器110经由一个或多个有线或无线通信通道在通信上连接到微波发射器106和光学传感器108。控制器110生成控制信号，所述控制信号经由通信通道来传送给微波发射器106和光学传感器108。控制器110包括或者表示任何基于处理器或者基于微处理器的系统，其包括使用微控制器、简化指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、GPU、FPGA以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器的系统。

微波发射器106(本文中又称作发射器)连接到微波发生器114或源。例如，发射器106和发生器114可以是通用微波装置的组件。微波发生器114生成微波，所述微波由发射器106朝向对象102的目标区域116发射。例如，发射器106可包括一个或多个天线、透镜等，其用于将微波的发射定向朝向目标区域。发射器106可以是机械可调和/或电可调的，以便将从其中发射的微波辐射场122有选择地指向不同目标区域。在非限制性示例中，发射器106可表示探头，该探头与微波发生器114间隔开，并且经由电缆或缆线118机械连接到发生器114。

由发射器106所发射的微波辐射场122撞击对象102的表面120，并且穿透目标区域116内的表面120。目标区域116延伸表面120之下的某个深度进入对象102的内部中。微波加热目标区域116。在一个或多个实施例中，对象102具有通过检查系统100来检查的非金属外结构或涂层124。例如，外结构124可具有一种组成，该组成包括一个或多个陶瓷、聚合物、碳纤维、玻璃纤维和/或各种其他介电材料。微波经由体积或介电损失加热来加热外结构124。例如，微波辐射可使对象102的材料中的分子(例如偶极子)振动，这生成热量。热量基于材料的性质(例如热容量、密度等)经过对象102的材料传递。光学传感器108用来得到对象的被辐射部分中的温度变化或分布。例如，光学传感器108定位成具有对象102的表面120的视场125，该视场125与目标区域116对齐。光学传感器108生成热图像数据，所述热图像数据表示从表面120辐射的热能。例如，数据表示从表面120所接收的热能(例如从其中辐射和/或反射的热能)的强度。热能的至少一些可归因于对象102的外结构124的微波感应加热。

当对象102的外结构124具有至少一个亚表面元素104(例如缺陷)(所述至少一个亚表面元素104相对于外结构124的周围材料具有不同的密度、热容量和/或其他性质)时，亚表面元素104与周围材料不同地传递热量。在由光学传感器108所生成的热图像数据的温度分布中反映因亚表面元素104引起的这些热变体。例如，一些特定类型的亚表面元素104(例如气穴)可引起沿表面120的温度分布中的对应图案或签名。

由光学传感器108所生成的热图像数据由控制器110的一个或多个处理器112来分析，以检测亚表面元素104的存在。一个或多个处理器112可将所接收热图像数据中的温度分布与存储器装置126中存储的一个或多个模板分布进行比较。模板分布可存储在数据库、查找表等中。例如，每个模板分布可与特定类型的亚表面元素(例如气穴、脱层、裂纹、裂口、金属异物、水等)关联，并且模板分布表示那个亚表面元素的热签名。如果来自光学传感器108的所接收热图像数据中的温度分布具有与模板分布中的一个模板分布中的热签名匹配或对应的热梯度图案，则一个或多个处理器112检测对象中的亚表面元素的存在。如果所接收热图像数据中的温度分布与模板分布的任何模板分布中的热签名不匹配或对应，则一个或多个处理器112确定该对象没有亚表面元素。在所图示的实施例中，一个或多个处理器112配置成基于与已知类型的亚表面元素中的一个亚表面元素对应的热图像数据中的热签名来检测对象102的外结构124内的一个亚表面元素104的存在。

控制器110配置成控制微波发射器106、微波发生器114和光学传感器108的操作。例如，控制器110生成对微波发生器114的控制信号，以控制由发生器114所生成的微波的特性或性质，例如频率、相位、功率级(例如幅度、能量)等，包括生成微波的定时。发生器114可通过各种机制(例如伪噪声、FM啁啾、离散频率等)来生成微波。控制器110生成对发射器106的控制信号，以引导（aim）微波辐射场122。例如，控制信号可通过围绕固定壳体旋转(例如枢转、旋转等)发射器106，相对于对象102自动机械地重定向发射器106。在另一个示例中，控制信号可沿对象102的长度自动机械地移动发射器106，以辐射其不同部分。在又一个示例中，可通过调整由阵列(例如相控阵天线系统)中的不同天线元素所发射的射频能量的相位，以电子方式引导微波辐射场122。可选地，控制信号可控制发射器106的透镜等的移动，以放大或缩小微波辐射场122的覆盖区域。可选地，机械和电气技术的组合可用于沿其长度将微波辐射场122指向对象102的不同部分。控制器110生成对光学传感器108的控制信号，以控制热图像数据(例如光学传感器108捕获来自对象102的热辐射以产生热图像数据的定时)的生成。对光学传感器108的控制信号还可相对于对象102来重定向和/或再定位光学传感器108，以控制对象102的哪一个部分在给定时间处于光学传感器108的视场125中。

控制器110的一个或多个处理器112可基于存储器装置126中存储或者硬连线到处理器112的逻辑中的编程指令进行操作。存储器装置126可存储编程指令(即，软件)，所述指令规定控制器110(例如其一个或多个处理器112)的机能。例如，存储器装置126可存储一个或多个协议，以用于设置和操作检查系统100，以便沿对象102的一个或多个部分来执行微波增强热像图成像。存储器装置126还可存储信息(例如以上所述的模板分布)，所述信息由一个或多个处理器112用来分析热图像数据以用于亚表面元素的指示。控制器110可实现编程指令，以自主操作检查系统100。

可选地，控制器110可操作地连接到输入/输出(I/O)装置130和通信装置132。I/O装置130可包括键盘、触摸屏等，其用于使操作员(例如个人)能够手动输入命令。I/O装置130还可包括显示器，其用于显示输出信息，例如由光学传感器108所生成的热图像数据、告警、通知、检查结果等。无线通信装置132可包括用于远程通信的电路系统。例如，通信装置132可提供网络连接，该网络连接经由因特网、局域网(LAN)等实现到远程处理或存储装置(例如服务器)的远程通信。备选地，通信装置132可以是无线通信装置，该无线通信装置包括收发器(或单独发射器和接收器)、天线以及用于无线通信的关联电路系统。

在其上被执行微波增强热像图成像的对象102可以是装置、机器或交通工具中的工业加工件。对象102的一些非限制性示例包括来自转子组合件的转子叶片(例如风力涡轮的翼面、来自引擎、涡轮增压器等的涡轮叶片)或者来自引擎、涡轮增压器等的压缩机叶片。在另一个非限制性示例中，对象102可以是交通工具的表面组件，例如飞行器的机翼或机身的一部分。对象102的外结构124可表示涂层，例如热障涂层。外结构124可包括非金属复合材料(该非金属复合材料包括多个层)，例如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷基体复合材料等。本文所公开的实施例能够用来检查较厚的外结构124，其中厚度高达或超过一英寸。例如，微波能够较深地穿透到非金属材料中，以及本文所述的用于将微波调整到对象的特定部分中的控制步骤能够增强这类深度下的检查分辨率。

图2图示将要由按照实施例的检查系统100所检查的对象102。图2中的对象102是转子叶片202。图2中所图示的对象102用来描述按照实施例的微波增强热像图成像检查方法的初始阶段。检查方法由图1中所示的检查系统100来执行。初始阶段涉及将对象102虚拟地划分为一个或多个部分204。在图2中，叶片202沿叶片的长度被划分为三个部分204，包括近端部分204A、中间部分204B和远端部分204C。中间部分204B沿长度处于近端部分204A与远端部分204C之间。近端部分204A是与转子叶片202的底座206最接近的部分204，该底座206将叶片202耦合到轮毂。部分204A-C可划分成具有彼此相等或类似的区域大小和/或长度。划分是虚拟的，使得无需与叶片202进行任何物理接触而确定部分204。

虽然图2中示出三个部分204A-C，但是叶片202(或其他对象)能够基于应用特定考虑因素来划分为少于或多于三个部分。在最简单示例中，检查系统100可认为对象102仅具有单个部分204，这在已知对象102的检查区沿该区的材料组成和结构组成(例如厚度、形状、表面处理等)为均匀时可能是有用的。增加部分204的数量可改进检查精度，特别是对于沿检查区可能具有变化材料组成和/或结构组成的对象102。划分部分204的数量可被限制到不超过所指定的限制(例如10、20或50个部分)，以避免在检查过程中通过过度处理需求所引起的减速。备选地，不是沿长度按行并排划分，对象102而是可沿对象102的宽度按列划分，或者可按照行和列的阵列来划分。例如，阵列中的部分204可虚拟地平铺在待检查区域内的表面120上。

图3是图示按照实施例的检查系统100的微波发射器106的第一扫频的工作流程图300。在第一扫频期间，微波发射器106由控制器110来控制成将具有所指定的频率范围302内的多个不同频率的微波依次并且连续发射到对象102的部分204中的每部分个中。工作流程图300包括图表304，该图表304描绘由发射器106随时间发射到对象102中的微波的频率。竖直轴306表示频率，而水平轴308表示时间。发射器106将微波依次发射到对象102的三个部分204A、204B、204C中。例如，发射器106在时间t₀与t₅之间的第一时间周期期间将微波发射到近端部分204A中，在从t₅至t₁₀的后续第二时间周期期间发射到中间部分204B中，以及在从t₁₀至t₁₅的第三时间周期期间发射到远端部分204C中。如上所述，通过旋转以相对于对象102重定向发射器106，平移以相对于对象102再定位发射器106，和/或修改微波辐射场122的电特性以随时间将场122电指向不同部分204的每个部分，发射器106可被控制成随时间跨不同部分204进行扫频。

在每个部分204处，发射器106被控制成依次发射具有所指定的频率范围302内的不同频率的微波。微波的频率和其他特性可由图1中所示的微波生成114来控制。发射器106在时间t₀与t₁之间将具有第一频率310的微波朝向近端部分204A发射。微波的第二频率312随后在时间t1与t2之间被定向朝向近端部分204A。第三频率314随后被定向朝向近端部分204A，之后接着微波的第四频率316并且然后接着第五频率318。全部五个频率310、312、314、316、318处于所指定的频率范围302之内。在非限制性示例中，所指定的频率范围302处于1.0 Ghz与2.0 GHz之间。第一至第五频率310、312、314、316、318可分别是1.1 GHz、1.2GHz、1.3 GHz、1.4 GHz和1.5 GHz。具有五个不同频率310、312、314、316、318的微波在不同时间连续并且依次被发射到对象102的共同部分中。例如，所发射的微波在每个给定时间仅具有频率310、312、314、316、318中的一个频率。发射器106可被控制成经过所指定的频率范围302中的频率310、312、314、316、318依次扫描，如通过图表304中所示的阶梯形状标绘线319所指示。

虽然图3中示出五个频率310、312、314、316、318，但是在其他实施例中，发射器106可被控制成发射具有多于或少于五个不同频率的微波。例如，所指定的频率范围302的界限以及被测离散频率的数量可基于应用特定因素和考虑因素来选择。附加应用特定因素和考虑因素可包括性质，例如微波的每个频率被发射到对象中的时长、两个不同频率到对象的同一部分中的发射之间的延迟或滞后定时、从发射器106发射微波的功率级或能级等。例如，微波的频率范围302和/或其他特性可被选择成使微波能够穿透预期深度进入对象102。预期深度可表示将要检查的外结构124的厚度。

在近端部分204A中经过全部频率310、312、314、316、318进行扫描之后，微波发射器106被控制成对于中间部分204B并且然后对于远端部分204C重复进行该过程。例如，在时间t5，发射器106被控制成停止将微波发射到近端部分204A中，并且开始将微波发射到中间部分204B中。微波发生器114为中间和远端部分204B如同近端部分204A那样提供五个频率310、312、314、316、318的相同步进（step-wise progression）。因此，微波的五个频率310、312、314、316、318的每个频率依次被发射到对象102的不同部分204A-C中的每个部分中。

光学传感器108被控制成在第一扫频期间通过微波来加热部分204A-C之后生成对象102的部分204A-C中的每个部分的热图像数据。例如，光学传感器108被控制成生成热图像数据，所述热图像数据指示通过不同部分204A-C中的每个部分内的微波的不同频率310、312、314、316、318的每个频率所引起的对象102的加热。热图像数据可表示对应部分204之内沿对象102的表面120的温度分布。热图像数据由一个或多个处理器112用来确定用于对象102的部分204A-C中的每个部分的所选频率350。

在从t₀至t₅的时间周期，光学传感器108被定位和定向成具有包括近端部分204A的视场。在时间t₁或在其附近(例如在所指定的缓冲时间周期之内并且在发射器106发射具有第二频率312的微波之前)，光学传感器108生成与第一频率310关联的热图像数据320。热图像数据320指示可归因于具有第一频率310的微波、通过近端部分204A所辐射的热能。在时间t₂或在其附近，光学传感器108生成与第二频率312关联的附加热图像数据322。光学传感器108随后在时间t₃、t₄和t₅或在其附近生成分别与第三、第四和第五频率314、316、318关联的热图像数据324、326、328。全部热图像数据320、322、324、326、328描绘对象102的相同近端部分204A，但是在不同时间。图像数据320、322、324、326、328表示与近端部分204A关联的集合352。

集合352中的热图像数据320、322、324、326、328之间的差可归因于微波与对象102之间的交互的变化。例如，全部微波可使对象102加热，但是与其他频率相比，微波的一些频率可使对象102以不同的速率加热和/或取得不同的加热幅值。

在时间t₅之后，光学传感器108被再定位成查看中间部分204B。光学传感器108在时间t₆或在其附近生成热图像数据330，所述热图像数据330指示可归因于通过具有第一频率310的微波所引起的加热、通过中间部分204B所辐射的热能。光学传感器108在时间t₇或在其附近生成热图像数据332，所述热图像数据332指示可归因于通过具有第二频率312的微波所引起的加热、通过中间部分204B所辐射的热能。类似地，光学传感器108进行在不同时间连续生成热图像数据334、336和338，所述热图像数据指示通过分别具有第三、第四和第五频率314、316、318的微波所引起的中间部分204B的加热。热图像数据330、332、334、336、338表示与中间部分204B关联的集合354。

在时间t₁₀之后，光学传感器108被再定位成查看远端部分204C，并且光学传感器108被控制成连续生成热图像数据，所述热图像数据指示沿远端部分204C的辐射热能。在t₁₁或在其附近生成热图像数据340，所述热图像数据340指示通过具有第一频率310的微波所引起的远端部分204C的加热。光学传感器108被控制成在不同时间连续生成热图像数据342、346和348，所述热图像数据指示通过分别具有第第二、三、第四和第五频率312、314、316、318的微波所引起的远端部分204C的加热。热图像数据340、342、344、346、348表示与远端部分204C关联的集合356。

因此，光学传感器108生成待检查对象102的部分204中的每个部分的热图像数据的相应集合。在图3中，三个集合352、354、356的每个集合由一个或多个处理器112来分析，以用于为部分204A-C的每个部分来确定所指定的频率范围302内的相应所选频率350。一个或多个处理器112配置成基于微波的被测频率310、312、314、316、318的每个被测频率加热对象102的对应部分204A、204B、204C的良好程度来确定所选频率350。每个部分204A-C的所选频率350与所指定的频率范围302中的一个或多个其他频率相比提供对于对应部分的更大加热。所选频率350可被确定为与范围302中的全部其他频率相比提供对于对应部分的更大加热的频率。例如，一个或多个处理器112可为每个部分204选择微波的频率310、312、314、316、318的一个频率，所述一个频率在所分配时间中提供温度增加的最大量和/或速率(例如最陡温度梯度)。基于由光学传感器108所生成的热图像数据来确定温度增加。

对于与近端部分204A关联的集合352，一个或多个处理器112可分析热图像数据320、322、324、326、328。一个或多个处理器112可减去相邻图像数据以生成差图像，所述差图像指示可归因于微波的对应频率的加热。例如，热图像数据320可在激励前被减去或者以其他方式与近端部分204A的模板热图像进行比较，以确定由第一频率310所引起的近端部分204A的加热的速率或程度。在非限制性示例中，处理器112确定热图像数据328指示集合352中的加热的最大程度或速率，因此与那个热图像数据328关联的第五频率318被确定为近端部分204A的所选频率350。

与集合352的分析无关，一个或多个处理器112分析和比较集合354中的热图像数据330、332、334、336、338，以确定与中间部分204B对应的所选频率350。处理器112还单独分析和比较集合356中的热图像数据340、342、344、346、348，以确定与远端部分204C对应的所选频率350。在非限制性示例中，处理器112确定热图像数据332指示集合354中的加热的最大程度或速率，以及热图像数据346指示集合356中的加热的最大程度或速率。因此，与热图像数据332关联的第二频率312被确定为中间部分204B的所选频率350，以及与热图像数据346关联的第四频率316被确定为远端部分204C的所选频率350。在图3的表360中示出对应部分204A-C的三个所选频率350。表360指示可对同一对象的不同部分来确定不同所选频率。例如，同一对象的不同部分的所选频率可因部分之间的材料变化和/或结构变化而有所不同。例如，与另一个部分相比，对象的外结构的一个部分可具有更多数量的复合层和/或一个或多个层的不同组成，使得层对微波以不同方式起反应。

可选地，可基于除了频率之外的激励微波的一个或多个性质来确定对象102的不同部分204的所选频率350。例如，除了改变被发射到部分204中的每个部分的微波的频率之外，发射器106还可被控制成在第一扫频期间依次发射具有多个不同功率级或能级的微波。在非限制性示例中，发射器106在从时间t₀至t₁的第一时间周期期间发射具有第一频率310和低功率级的微波，从时间t₁至t₂发射具有第一频率310和中等功率级的微波，以及从时间t₂至t₃发射具有第一频率310和高功率级的微波。用于功率级的术语低、中等和高是相对术语。然后，发射器106从时间t₃至t₄发射具有第二频率312和低功率级的微波。因此，除了测试不同频率的效果之外，检查系统100还可测试不同功率级。在这个示例中，光学传感器108被控制成在不同频率310、312、314、316、318的每个频率和三个不同功率级的每个功率级来生成热图像数据，从而产生集合352，所述集合352具有15个单独热图像而不是如图3所示的那样仅具有五个。处理器112通过分析15个热图像并且从其中进行选择来确定所选频率350。

图4是图示按照实施例的检查系统100的微波发射器106的第二扫频的工作流程图400。工作流程图400包括图表404，该图表404描绘在第二扫频期间由发射器106随时间发射到对象102中的微波的频率。微波发射器106在第二扫频期间由控制器110来控制成将仅具有所选频率350的微波发射到对象102的每个对应部分204中。例如，当发射器106被定位成将微波发射到近端部分204A中时，发射器106仅发射具有第五频率318的微波，所述第五频率318表示近端部分204A的所选频率350。当发射器106随后将微波沿扫频发射到中间部分204B中时，被定向到中间部分204B的微波仅具有第二频率312，所述第二频率312表示中间部分204B的所选频率350。发射器106此后将仅具有第四频率316的微波发射到远端部分204C，因为第四频率316表示远端部分204C的所选频率350。

光学传感器108在第二扫频期间通过微波加热之后生成对象102的每个部分204的选择热图像数据。在第二扫频期间所生成的热图像数据称作选择热图像数据，因为它基于通过相应所选频率350所引起的加热。例如，光学传感器108被控制成在时间t₁或在其附近生成近端部分204A的选择热图像数据410。第二扫频在图3中所述的第一扫频之后发生，因此图表404中的时间t₁与图3中所示的图表304中的时间t₁是不同的。选择热图像数据410描绘响应于由具有相应所选频率350(例如第五频率318)的微波所引起的加热、近端部分204A之内的沿对象102的表面120的温度分布。

光学传感器108被控制成在时间t₂或在其附近生成中间部分204B的选择热图像数据412。选择热图像数据412描绘响应于具有相应所选频率350(例如第二频率312)的微波所引起的加热、中间部分204B之内的沿对象102的表面120的温度分布。光学传感器108被控制成在时间t₃或在其附近生成远端部分204C的选择热图像数据414。选择热图像数据414描绘响应于具有相应所选频率350(例如第四频率316)的微波所引起的加热、远端部分204C之内的沿对象102的表面120的温度分布。因此，仅使用微波的所选频率350来执行第二扫频，所述所选频率350基于由所选频率350所提供的期望加热质量来选择。例如，因为所选频率350被调整到对象102的对应部分204，所以使用所选频率350来激励对象102的材料可提供对象102的内部体积的增强分辨率，这实现亚表面元素的更精确检测。

在微波发射器106的第二扫频期间所生成的选择热图像数据410、412、414被传递给一个或多个处理器112和/或由其来访问。处理器112单独分析选择热图像数据410、412、414，以检测表示对象102中的亚表面元素(例如图1中所示的亚表面元素104)的热签名。如以上参照图1所述，处理器112可通过将每个选择热图像数据410、412、414中的温度分布与所存储模板分布进行比较来分析选择热图像数据410、412、414的每个，所述所存储模板分布与不同类型的亚表面元素(例如气穴、脱层、裂纹、裂口、金属异物、水等)关联。如果选择热图像数据410中的温度分布例如具有与模板分布中的一个模板分布中的热签名匹配或对应的热梯度图案，则一个或多个处理器112检测对象102的近端部分204A中的亚表面元素的存在。如果匹配模板分布与裂纹关联，则处理器112还可将近端部分204A中的所检测的亚表面元素识别为裂纹。处理器112可单独确定对象102的部分204A-C中的每个部分中的亚表面元素是否存在。

在备选实施例中，不是执行微波发射器106的第二扫频以将微波发射到对象102的部分204A-C中，而是由处理器112分析以检测亚表面元素的存在的选择热图像数据能够是第一扫频期间所生成的热图像数据的子集。参照回图3，在处理器112确定每个部分204A-C的相应所选频率350之后，在第一扫频期间基于由所选频率350所提供的加热所生成的热图像数据能够用作选择热图像数据。例如，在基于热图像数据328中的热梯度的分析来确定第五频率318表示近端部分204A的所选频率350时，那个热图像数据328可用作选择热图像数据。一个或多个处理器112可对热图像数据328执行亚表面元素检测分析。类似地，可对中间部分204B的热图像数据332以及远端部分204C的热图像数据346来执行亚表面元素检测分析。因此，可对于在对象的单个扫频期间（而不是执行两个扫频）所生成的相同图像数据来执行亚表面元素检测和对象的每个部分的期望微波特性的选择。

图5是用于按照实施例的检查对象的方法的流程图500。该方法可利用图1中所示的检查系统100来执行。该方法的步骤的一个或多个可由检查系统100的控制器110或者其一个或多个处理器112来执行。可选地，该方法可包括图5中未示出的附加步骤、比图5所示的步骤更少的步骤、与图5所示的步骤不同的步骤，和/或步骤可按照与图5所示的顺序不同的顺序来执行。

在502处，在对象102的一个或多个部分之上执行微波发射器106的第一扫频。在第一扫频期间，微波发射器106将具有所指定的频率范围302内的多个不同频率(例如频率310、312、314、316、318)的微波在一个或多个部分204(例如204A-C)的每个部分处依次发射到对象中。不同频率微波由微波发射器106依次发射，使得具有所指定的频率范围302内的第一频率310的微波在第一时间周期期间被发射到一个或多个部分204的第一部分204A中，以及具有所指定的频率范围302内的第二频率312的微波在第一时间周期之后的第二时间周期期间被发射到第一部分204A中。可选地，微波发射器106还可被控制成将具有多个不同功率级的微波依次发射到对象102的一个或多个部分204中的每个部分中。

在504处，在第一扫频期间由具有不同频率的微波加热一个或多个部分204之后，经由光学传感器108来生成对象102的一个或多个部分204中的每个部分的热图像数据。例如，光学传感器108可捕获第一部分204A的多个热图像，其中第一部分204A的每个热图像表示根据频率范围302内的微波的不同频率的加热所引起的温度分布。

在506处，对于对象102的一个或多个部分204中的每个部分，通过分析热图像数据来确定所指定的频率范围302内的相应所选频率350。具有所选频率350的微波与所指定的频率范围302中的一个或多个其他频率相比提供对于对应部分的更大加热。例如，微波的所选频率350与所指定的频率范围302中的微波的全部其他频率相比可提供对于对应部分204的更大加热。相应所选频率350可选地还可基于被发射到对象102中的微波的穿透深度来确定。例如，只有具有用来穿透预期深度进入对象的能力的微波的频率被认为是用于表示所选频率350的候选。

可选地，该方法继续进行到508，在508处，在对象102的一个或多个部分204之上执行微波发射器106的第二扫频。在第二扫频期间，微波发射器106将仅具有相应所选频率350的微波发射到对象102的每个对应部分204中。在510处，在第二扫频期间通过微波加热之后，经由光学传感器108来生成对象102的一个或多个部分204中的每个部分的选择热图像数据(例如图4中所示的选择热图像数据410、412、414)。在512处，一个或多个部分204中的每个部分的选择热图像数据被分析，以检测表示对象102中的亚表面元素104的热签名。

备选地，该方法从506直接继续进行到512，而没有执行第二扫频。例如，被分析以用于亚表面元素检测的选择热图像数据能够是第一扫频期间所生成的热图像数据的子集，例如图3中所示的热图像数据328、332、346。

图6图示检查系统100的第一示例使用应用。检查系统100的全部或者至少部分安装在无人机(UAV)或靶机（drone）600上。例如，微波发生器114(图1中所示)、发射器106和光学传感器108全部安装在UAV 600上。UAV 600被控制成在对象的接近范围之内移动发射器106和光学传感器108，以按照本文所述过程来执行对象的非接触式检查。在所图示的实施例中，对象是风力涡轮(例如风车)604的翼面602。图5中所述的检查方法可包括控制UAV600接近正被检查的相应翼面602飞行。UAV 600可使检查方法能够对高的或者难以到达的对象来执行，以及还能够对运动中的对象(例如旋转风力涡轮机翼面602)来执行。

图7图示检查系统100的第二示例使用应用。在图7中，检查系统100的全部或至少部分安装在陆基移动机器人装置700(本文中称作机器人)上。例如，微波发生器114(图1中所示)、发射器106和光学传感器108安装在机器人700上。机器人700被控制成沿地面移动，以便将发射器106和光学传感器108定位在对象的接近范围之内。在所图示的实施例中，对象是飞行器702(例如飞行器702的机翼704)。图5中所述的检查方法可包括控制机器人700沿正被检查的机翼704行驶。

本文所述实施例的至少一个技术效果是用来执行对被检查对象的表面下面的元素(例如缺陷)的更精确和能量有效检测的能力。另一个技术效果是用来对具有变化材料和/或结构组成的对象并且还对高达或超过一英寸的较厚外结构来执行非接触式元素检测的能力。

在一个或多个实施例中，检查系统包括一个或多个处理器和红外(IR)拍摄装置。一个或多个处理器配置成与微波发射器耦合，并且控制微波发射器在对象的第一扫频期间将具有所指定的频率范围内的不同频率的微波依次发射到对象中。IR拍摄装置可操作地耦合到一个或多个处理器，并且配置成在第一扫频期间通过微波的不同频率的每个频率来加热对象之后生成对象的热图像数据。一个或多个处理器配置成分析来自IR拍摄装置的热图像数据，并且确定所指定的频率范围内与所指定的频率范围中的一个或多个其他频率相比提供对于对象的更大加热的所选频率。一个或多个处理器还配置成响应于通过微波的所选频率对所述对象的加热而分析所述对象的选择热图像数据，以检测所述对象中的元素。

可选地，选择热图像数据是在第一扫频期间所生成的热图像数据的子集，或者在微波发射器在所述对象之上的后续第二扫频期间生成。

可选地，一个或多个处理器配置成通过识别表示元素的类型的选择热图像数据中的热签名来检测对象中的元素。

可选地，一个或多个处理器配置成控制微波发射器在不同时间将具有不同频率的微波发射到对象的共同部分中。

可选地，一个或多个处理器配置成控制微波发射器在微波发射器的第一扫频期间将具有不同频率的微波发射到对象的多个不同部分的每个部分中。

可选地，所选频率是与对象的多个不同部分的第一部分对应的第一所选频率。IR拍摄装置配置成在第一扫频期间通过微波的不同频率的每个频率来加热第二部分之后生成对象的第二部分的热图像数据。一个或多个处理器配置成分析第二部分的热图像数据，并且确定所指定的频率范围内与第二部分对应的第二所选频率。第二所选频率与所指定的频率范围中的一个或多个其他频率相比提供对于第二部分的更大加热。

可选地，在分析选择热图像数据之前，一个或多个处理器配置成控制微波发射器在所述对象之上执行第二扫频，使得微波发射器将仅具有所选频率的微波发射到对象中。IR拍摄装置配置成在第二扫频期间通过微波加热之后生成对象的选择热图像数据。

可选地，一个或多个处理器还配置成控制微波发射器在对象的第一扫频期间将具有多个不同功率级的微波发射到对象中。可选地，IR拍摄装置配置成在第一扫频期间通过不同功率级的每个功率级下的微波的不同频率的每个频率来加热对象之后生成对象的热图像数据。

可选地，一个或多个处理器配置成控制微波发射器发射微波，所述微波穿透对象上的表面涂层。表面涂层比一英寸更厚。

可选地，一个或多个处理器配置成基于所指定的频率范围内的微波的哪一个频率提供对于对象的最大加热来确定对象的所选频率。

可选地，检查系统还包括无人机。微波发射器和IR拍摄装置安装到无人机。

在一个或多个实施例中，一种方法包括执行微波发射器在对象的一个或多个部分之上的第一扫频。在第一扫频期间，微波发射器将具有所指定的频率范围内的多个不同频率的微波在一个或多个部分中的每个部分处依次发射到对象中。该方法包括在第一扫频期间通过具有不同频率的微波加热之后，经由红外(IR)拍摄装置来生成对象的一个或多个部分中的每个部分的热图像数据。该方法还包括通过分析热图像数据，对于对象的一个或多个部分中的每个部分来确定所指定的频率范围内的相应所选频率。具有所选频率的微波与所指定的频率范围中的一个或多个其他频率相比提供对于对应部分的更大加热。该方法包括分析在通过具有对应所选频率的微波所加热时由IR拍摄装置所生成的一个或多个部分中的每个部分的选择热图像数据，以检测表示对象中的元素的热签名。选择热图像数据是在第一扫频期间所生成的热图像数据的子集，或者在微波发射器在对象的一个或多个部分之上的后续第二扫频期间生成。

可选地，具有不同频率的微波由微波发射器依次发射，使得具有所指定的频率范围内的第一频率的微波在第一时间周期期间被发射到一个或多个部分的第一部分中，以及具有所指定的频率范围内的第二频率的微波在第一时间周期之后的第二时间周期期间被发射到第一部分中。

可选地，在分析选择热图像数据之前，该方法还包括执行微波发射器在对象的一个或多个部分之上的第二扫频。在第二扫频期间，微波发射器将仅具有相应所选频率的微波发射到对象的每个对应部分中。该方法还包括在第二扫频期间通过微波加热之后经由IR拍摄装置来生成对象的一个或多个部分中的每个部分的选择热图像数据。

可选地，确定对象的一个或多个部分中的每个部分的相应所选频率包括确定所指定的频率范围内的微波的哪一个频率与所指定的频率范围中的微波的全部其他频率相比提供对于对应部分的更大加热。

可选地，对象的一个或多个部分中的每个部分的相应所选频率还基于被发射到对象中的微波的穿透深度来确定。

可选地，在第一扫频期间，微波发射器还被控制成将具有多个不同功率级的微波依次发射到对象的一个或多个部分中的每个部分中。

可选地，该方法还包括将微波发射器和IR拍摄装置安装在无人机上，并且控制无人机接近对象飞行。

可选地，该方法还包括将微波发射器和IR拍摄装置安装在陆基移动机器人装置上，并且控制陆基移动机器人装置接近对象移动。

在一个或多个实施例中，一种检查系统包括微波发射器、一个或多个处理器和红外(IR)拍摄装置。一个或多个处理器可操作地耦合到微波发射器，以及配置成控制微波发射器在对象的第一扫频期间并且在对象的后续第二扫频期间将微波发射到对象的多个不同部分中。IR拍摄装置可操作地耦合到一个或多个处理器，并且配置成在第一扫频期间和在第二扫频期间通过微波来加热部分之后生成对象的部分中的每个部分的热图像数据。在第一扫频期间，一个或多个处理器配置成控制微波发射器将具有所指定的频率范围内的多个不同频率的微波依次发射到多个部分中的每个部分中，使得具有所指定的频率范围内的第一频率的微波在第一时间周期期间被发射到部分中的第一部分中，而具有所指定的频率范围内的第二频率的微波在第一时间周期之后的第二时间周期期间被发射到第一部分中。一个或多个处理器配置成分析第一扫频期间由IR拍摄装置所生成的热图像数据，以便对于对象的部分中的每个部分来确定所指定的频率范围内与被发射到对应部分中的微波的其他频率相比提供对于对象的对应部分的更大加热的相应所选频率。在第二扫频期间，一个或多个处理器配置成控制微波发射器将仅具有相应所选频率的微波发射到对象的每个对应部分中。

可选地，一个或多个处理器配置成分析在第二扫频期间由IR拍摄装置所生成的热图像数据，以检测表示对象中的元素的热签名。

可选地，一个或多个处理器配置成在第一扫频期间机械引导微波发射器以便将微波发射到对象的多个部分的每个中。

可选地，一个或多个处理器配置成在第一扫频期间使用相控阵天线系统电引导微波发射器以便将微波发射到对象的多个部分的每个中。

如本文所使用的，以单数形式所述并且以词语“一个（“a”或者“an”）”继续进行的元素或步骤应当被理解为并不排除多个所述元素或步骤，除非明确说明了这种排除。此外，对于当前所述主题的“一个实施例”的提及并不意图要理解为排除也结合了所述特征的附加实施例的存在。此外，除非另有相反的明确说明，否则，“包括”或“具有”具有特定性质的元素或者多个元素的实施例可包括没有那种性质的这类附加元件。

上面描述是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此结合使用。另外，可进行多种修改以使特定情形或材料适合本文所述主题的教导，而没有背离其范围。虽然本文所述材料的尺寸和类型意图定义所公开主题的参数，但是它们决不是限制性的，而是示范性的实施例。在审查上面描述时，许多其他实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此，应参考所附权利要求书连同这类权利要求书所被赋予的等同物的全部范围来确定本文所述主题的范围。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的易懂英语等同物。此外，在下面权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等只用作标记，而不是意图对其对象强加数字要求。此外，下面的权利要求书的限制没有以方法加功能形式来书写并且不意图基于35 U.S.C.§ 112（f），除非并且直到这类权利要求限制确切地使用后面是缺乏进一步结构的功能陈述的短语“用于…的部件”。

本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本文所述主题的若干实施例，并且还使本领域的技术人员能够实施所公开主题的实施例，包括制作和使用装置或系统以及执行方法。本文所述主题的可取得专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有没有不同于权利要求书的文字语言的结构元素，或者如果它们包含具有与权利要求书的文字语言的无实质差异的等效结构元素，则它们意图处于权利要求书的范围之内。