隨著各國(guó)對(duì)高超聲速飛行器的研究,其重要性逐漸體現(xiàn)出來(lái),將成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并且會(huì)在未來(lái)的國(guó)防安全中起到重要作用。在飛行器飛行過(guò)程中,考慮到飛行器外部會(huì)處于較高溫度的環(huán)境中,會(huì)在飛行器表面覆蓋隔熱層,來(lái)保證飛行器的安全,所以隔熱材料與飛行器之間的粘接膠層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量就會(huì)起著至關(guān)重要的作用�？紤]到目前對(duì)這一目標(biāo)的檢測(cè)并沒(méi)有很好的手段,本文通過(guò)改進(jìn)電容層析成像技術(shù)來(lái)對(duì)膠層結(jié)構(gòu)的缺陷進(jìn)行檢測(cè)研究。分析了電容層析成像技術(shù)的原理,將其運(yùn)用在平面電容層析成像這一技術(shù)中,以此來(lái)達(dá)到對(duì)于材料較深處的膠層結(jié)構(gòu)中缺陷的可視化檢測(cè)。分析其傳感器的構(gòu)成,然后利用有限元仿真軟件對(duì)傳感器單元的各方面參數(shù)進(jìn)行分析,最終確定了合適的傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)。之后對(duì)電容層析成像技術(shù)中的敏感場(chǎng)這一參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)分析,并且利用仿真軟件進(jìn)行計(jì)算,作為最后圖像重建的重要基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)并搭建了對(duì)傳感器進(jìn)行測(cè)量的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu),主要分為硬件和軟件兩大部分,硬件部分包括電容測(cè)量,電極之間的切換,以及數(shù)據(jù)的讀取與發(fā)送。軟件部分包括電腦與單片機(jī)之間的串口通信,數(shù)據(jù)的采集與保存,利用圖像重建算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,之后是圖像的差值算法以及圖像的保存與顯示。與所設(shè)計(jì)的傳感器一起形成一個(gè)整體的測(cè)量系統(tǒng)。研究了電容層析成像技術(shù)所采用的常用的一些圖像重建算法。討論了在這一技術(shù)中電容數(shù)值的歸一化方面的問(wèn)題,確定了合適的歸一化手段。利用仿真軟件對(duì)幾種缺陷情況進(jìn)行了仿真分析,之后利用仿真計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行了圖像重建。分別利用了線性反投影算法、奇異值分解算法、標(biāo)準(zhǔn)Tikihonov正則化算法、Landweber迭代法、牛頓-拉普森迭代法這五種算法對(duì)仿真數(shù)值進(jìn)行了計(jì)算,并且分析了各算法中某些參數(shù)對(duì)圖像重建結(jié)果的影響,確定了合適的參數(shù)。通過(guò)引入相對(duì)電容殘差這一圖像重建指標(biāo)對(duì)Landweber迭代算法進(jìn)行了改進(jìn),在保證重建質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少了算法的迭代次數(shù)與迭代時(shí)間。測(cè)試了所設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)的性能,利用所研制的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中模擬的膠層缺陷進(jìn)行了檢測(cè),驗(yàn)證了平面電容層析成像技術(shù)在膠層缺陷檢測(cè)中的可行性,對(duì)航空航天領(lǐng)域中無(wú)損檢測(cè)的手段提供了一個(gè)新的發(fā)展思路。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V214;V414
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文像分割技術(shù)，檢測(cè)誤差能在 9%以內(nèi)，但對(duì)于直徑的識(shí)別。的郝魁紅等人[14]將電容層析成像技術(shù)發(fā)展為平面成像方法，并研制系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，最終結(jié)，分層，開孔進(jìn)行可視化檢測(cè)。溫銀堂[15]等人將類接結(jié)構(gòu)上，其所搭建的平面電容層析成像系統(tǒng)如圖極的傳感器以及多路電容測(cè)量系統(tǒng)，之后對(duì)成像算量有較大的提高。

ngi S.Na 等人[20]利用機(jī)電阻抗技術(shù)對(duì)玻璃纖維環(huán)氧驗(yàn)研究了不同頻率下的檢測(cè)結(jié)果，并且隨后進(jìn)行設(shè)置一個(gè) 2%的閾值，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)玻監(jiān)測(cè)。，在 2014 年，Stephen H. Taylor 等人開始研究進(jìn)目的是為了檢測(cè)熱界面材料中是否存在空隙[21]。隨電容層析成像技術(shù)并提出了新的圖像重建手段[22]等人就開始了平面電容成像技術(shù)的研究，并設(shè)計(jì)了器[23]，對(duì)熱界面材料進(jìn)行了檢測(cè)，其設(shè)計(jì)的系統(tǒng)他們利用這套設(shè)備進(jìn)行了更深入的研究，對(duì)熱界面檢測(cè)的結(jié)果與事先制備好的缺陷情況基本一致[24]電極的 3D 成像研究，對(duì)電容層析成像系統(tǒng)的電極排列與 3D 電容層析成像之間的關(guān)系，對(duì)平面域的各項(xiàng)參數(shù)。但目前研究結(jié)果還處于仿真階段[25]。

層析成像技術(shù)對(duì)物體進(jìn)行了 3D 重建的研究，通過(guò)設(shè)計(jì)的一個(gè)六面體六面體內(nèi)不同位置的物體進(jìn)行了圖像重建的研究，并分析了不同面物體重建圖像的情況。ao[34]等人設(shè)計(jì)了多種不同的用于流化床管道的電容傳感器，并利用容數(shù)據(jù)進(jìn)行了三維重建，以此來(lái)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)部的氣-固兩相流的動(dòng)態(tài)果表面設(shè)計(jì)出的傳感器模型能夠在一定程度上反應(yīng)出管道內(nèi)部氣泡。并且表示為了提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要較高的數(shù)據(jù)采樣頻率。orte[35]等人利用電容層析成像技術(shù)分別對(duì)兩種擁有不同相對(duì)介電常數(shù)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論證實(shí)了此系統(tǒng)能夠通過(guò)最終的成像數(shù)據(jù)檢測(cè)到程中的不同組分的分布，也證明了電容層析成像技術(shù)在粉末的分離的研究潛力。hae[36]等人設(shè)計(jì)了一個(gè) 24 電極的錐形電容層析成像傳感器，并將其運(yùn)床的氣固兩相流的檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)了錐形噴射床中物質(zhì)分布的可視化的系統(tǒng)如圖 1-3 所示。并且研究中還通過(guò)對(duì)傳感器中的區(qū)域進(jìn)行垂直維物質(zhì)分布重建以及縱向的可視化檢測(cè)。

【相似文獻(xiàn)】

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1 常鴻森,保宗悌,嚴(yán)杰;電容層析成像原理及其在工業(yè)中的應(yīng)用[J];物理;1997年09期

2 律德財(cái);王燕;邵富群;;高壓激勵(lì)電容層析成像系統(tǒng)傳感器陣列設(shè)計(jì)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年07期

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8 肖峰敏;劉石;周e

本文編號(hào)：2811427