铝蜂窝结构腐蚀的脉冲涡流检测研究-开题报告

XX大学毕业设计（论文）开题报告题目 铝锋窝结构腐蚀的脉冲涡流检测研究专 业 名 称 测控技术与仪器班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 填 表 日 期 20xx 年 3 月 20 日一、 选题依据及意义 脉冲涡流（Pulsed Eddy Current，PET）是近几年发展起来的涡流检测新技术，目前已经在理论和应用研究方面取得较大的发展。与常规涡流采用正弦波激励不同，脉冲涡流是以一定占空比的方波作为激励信号施加于初级线圈，当载有方波电信号的初级线圈接近导电材料或试件时，在导体中感应产生瞬变的涡流和再生磁场。瞬时涡流的大小、衰减状况与导体的电磁特性、几何形状及耦合状况相关，次级线圈（或电磁传感器）接收到的涡流再生磁场包含有被检测对象导电率、磁导率及形状尺寸的相关信息，据此可实现脉冲涡流的检测与评价。蜂窝夹层结构材料在航空航天领域应用的范围之广泛和前景之开阔。然而蜂窝夹层结构复合材料价格昂贵，且在制造和服役过程中，容易形成脱粘、积水、划伤、裂纹、气孔、芯短、面板或蜂窝芯的损坏等缺陷，其中以脱粘缺陷最为常见，这些缺陷的存在可能严重地影响了蜂窝夹层结构产品的质量和安全使用，甚至可能对人们的生产和生活造成不可估量的损失，因此为了加强对蜂窝夹层结构材料的生产加工工艺的质量控制以及保证此类材料在服役过程中的安全性，不断地研究和探索出能够有效地适用于蜂窝夹层结构复合材料的无损检测技术显得十分必要。蜂窝夹层结构由于具有优良的力学性能,因此被广泛地应用于航空、航天、工业等其他领域,特别是在现代卫星结构中,它已成为主要的承力结构。本文以铝蜂窝夹层板的粘接质量为主要研究对象,并详细地介绍了铝蜂窝夹层结构特点、力学性能以及蜂窝夹层结构的无损检测技术在国内外的研究现状和发展趋势。目前超声检测已成为粘接结构的无损检测中应用最广泛的技术之一。对于金属非金属粘接结构的超声检测技术研究较早,已趋于成熟,但是对金属金属粘接的蜂窝结构的超声检测研究较少,有待完善。二、 国内外研究概况及发展趋势随着新型复合材料的不断开发和应用，其制备材料及过程监测、产品缺陷检测及质量评价等已成为不可缺少的环节。对于航空航天领域复合材料构件生产、加工和使用过程中的安全和可靠性，也逐渐成为无损检测研究的重要内容。无损检测技术在全面质量控制中具有举足轻重的作用，在产品的设计阶段、研制阶段、生产阶段和使用阶段均发挥着重要的作用。国外自 70 年代以来，就针对复合材料的研究、应用并开展了全方位的无损检测技术研究。早期主要是沿用金属材料所采取的一些检测方法，进行复合材料的无损检测技术探索，随着研究工作的深入，人们对复合材料的内部规律和缺陷特征有了更深的认识，发现完全采用常规金属材料无损检测的方法不能解决复合材料的无损检测问题【1】。因此，进入 80 年代后，才真正走向复合材料无损检测，研究出了许多适应复合材料特点的无损检测新技术和新方法，从而为解决复合材料的无损检测、促进复合材料的推广应用发挥了重要作用。而在国内，复合材料无损检测技术的研究虽然起步不晚，但因重视不足，投资力度不大，在设备商品化和检测技术的实际应用方面，与国外还有较大的差距，这种状况势必成为复合材料开发和应用的障碍，严重地影响我国飞行器等尖端产品的技术水平和竞争能力【2】。当前复合材料的无损检测中存在许多问题，比如:难以实现对缺陷的准确的全自动检测，单一检测方法难以实现对各类缺陷的检测，航空航天复合材料产品的缺陷检测和质量评级往往需要多种检测方法相结合才能完成，对检测出缺陷的定量研究工作还有待完善等等【3】。目前，国内外常用的复合材料无损检测方法有超声检测技术、X 射线实时成像法、红外热成像、声阻法等。赵惠蓉应用超声纵波多次反射法，对固体火箭发动机喷管金属与非金属复合构件粘接界面进行无损检测，实验结果证明采用超声纵波多次反射法能比较准确地发现被测件内部的脱粘缺陷，经对喷管解剖对照，脱粘位置和脱粘面积也与检测结果吻合。2003年，刘松平等利用超声波在钢-橡胶胶接界面的反射/折射过程中的能量多次分配，通过分析声波在胶接界面累计反射与声波在胶接结构中的等效传播时间之间变换关系评估胶层缺陷。对不同工艺方法模拟的胶层缺陷进行检测试验，结果检出正常胶接、空隙脱粘和粘接不良区。2004年，郭广平等利用自行研制的激光错位散斑无损检测系统对蜂窝结构进行检测，得到了较好的散斑干涉图。2006 年，姜益军等利用激光电子剪切散斑干涉成像技术，采用热加载方式对玻璃纤维蜂窝夹芯结构的损伤进行了测试，对损伤位置和损伤面积的确定取得了很好结果。魏勤等指出，铝基 SIC 复合材料中的缺陷通常是凝聚物或裂痕，通过超声波 C 扫描装置可以直观地显示 AI/SIC 材料中的这些缺陷，根据缺陷在显示图形中的位置可判定工件中所对应缺陷的位置【7】。Th.ZweschPer 等用同步热成像法对 CFRP 航天器构件进行了无损检测，此外他们还使用超声波同步热成像法检测缺陷，提高了复杂结构中的缺陷检出率【8】。1991 年 Billson 等采用超声脉冲回波法，通过计算机建模分析检测出粘接不良区。Papadakis 等在 1992 年开展薄板胶接结构的定量无损检测方法研究，通过采用统计分析技术和建模，认为可以从中得到有关胶接强度的信息【4】。1998 年，德国的 WHillger 使用超声波成像技术对具有 CFRP 表面和诺梅克斯芯的夹层结构进行了缺陷检测，对由这种夹层材料制作的 EH101 型直升机的尾翼部分进行了现场检测，由后壁回声纪录的 C 扫描图像显示了由缺陷引起的大约 24dB 的幅值下降，而表面的 B 扫描显示了构件不同深度上冲击损伤引起的回波【5】。随着科学技术的发展，新型复合材料以及高科技的材料检测技术不断涌现。但是至今没有一种能够有效地适用于结构复杂多变的、缺陷种类繁多的复合材料无损检测技术。普遍认为，对于那些缺陷的存在对结构刚度变换不明现的胶接结构，如存在紧贴性缺陷的钢-橡胶胶接结构等【6】。声学检测是一种行之有效的方法。超声检测技术，由于被检测物理量与复合材料内部缺陷存在最为良好的可精确表述的物理数学关系，因此，通常复合材料构件都要求采用超声方法进行无损检测。大量的研究和应用也表明，超声检测技术是目前国内外复合材料无损检测最为实用有效、应用最为广泛的无损检测技术，它能可靠地检测出复合材料中的分层疏松、孔隙等大部分危害性缺陷。但是，采用超声 C 扫描成像技术对铝蜂窝夹层结构材料进行无损检测时，需要克服金属蒙皮比较薄，蒙皮与粘接剂层之间的阻抗差异过大，所带来的对超声波换能器的性能要求高和超声反射回波能量衰减严重等一系列困难【9】。三、研究内容及实验方案： 3.1研究内容运用脉冲涡流对铝锋窝结构腐蚀缺陷进行检测。对脉冲涡流检测信号特征量进行分析。对铝锋窝结构腐蚀的脉冲涡流检测方法进行研究。3.2实验方案1. 查找铝蜂窝板缺陷检测资料。2. 设计并制作脉冲涡流检测探头。3. 利用labview设计编写采集程序。4. 铝蜂窝板检测实验。5. 数据分析。四、 目标、主要特色及工作进度4.1目标1. 对铝锋窝结构腐蚀进行脉冲涡流检测，取得实验数据。2. 研究缺陷检出结果，分析脉冲涡流检测方法。4.2主要特点 脉冲涡流检测具有无接触式检测和表面无需清理的优点，不需要任何耦合介质；具有一定占空比的方波作为激励；PEC对感应电压信号进行时域的瞬态分析，提取信号的特征量，分析缺陷的尺寸、类型和结构参数等变换，进而对缺陷进行定量评估；脉冲具有丰富的频谱内容，只需一次扫描就可以实现对多层金属结构中不同位置不同深度下缺陷的检测；检测速度快，效率高；信号的采集和处理容易；脉冲涡流检测仪器的设备成本与多频涡流法相对较低。本课题的主要特点是：在理论分析的基础上对铝锋窝结构腐蚀的脉冲涡流进行试验并对其检测方法进行研究【10】。4.3 工作进度20xx.3.0920xx.4.09 资料收集，英文翻译，文献综述，开题报告撰写 20xx.4.1020xx.4.15 熟悉弱磁检测原理和特点 20xx.4.1620xx.5.01 掌握利用弱磁检测试块缺陷的方法 20xx.5.0220xx.5.15 试验研究、结果分析20xx.5.1620xx.5.31 试验方法改进 20xx.6.0120xx.6.26 论文撰写与答辩五、 参考文献：1 任吉林，林俊明，高春发.电磁检测。 北京:机械工业出版社，2000。2 冯占英，周正干，蜂窝结构的超声和声无损检测技术，无损探伤，2007。3 郭兴旺，许文浩， 蜂窝结构积水的脉冲红外热像无损检测的传热分析。 北京航空航，2006,42(2)：63-67。4 Sylvain Giguere，Pulsed eddy-currents for corrosion detection,Thesis of Master Degree，Royal Military College,2005.5 Harrison，Transient eddy currents-are they here to stayJ.Insight,2005,47(3): 144-152.6 游凤荷，魏莉等，材质涡流检测信号处理方法，测控技术，2002，21(10):11-13。7 B. Boro Djordjevic. NONDESTRUCTIVE TEST TECHNOLOGY FOR THE .8 Yunze He, GuiYun Tian, Mengchun Pan,