發(fā)布時間：2020-06-11 05:37

【摘要】：針對飛行器修補片結(jié)構(gòu)的裂紋檢測,在本文中提出了一種用于檢測金屬裂紋的微帶天線傳感器,傳感器由耐高溫、耐腐蝕、強硬度的氧化鋁陶瓷和金屬銀漿料制作而成,因此該傳感器可以應(yīng)用到高腐蝕、高旋轉(zhuǎn)、高載荷的惡劣環(huán)境下。傳感器克服了傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)的一些弊端,可以對金屬裂紋在線實時跟蹤檢測。傳感器不僅能夠?qū)α鸭y的寬度進行精確的檢測還可以判斷金屬裂紋擴展的方向,同時還能夠檢測到亞毫米的裂紋。在本文中基于微帶天線結(jié)構(gòu)設(shè)計了兩款不同測試方式的傳感器,其中設(shè)計的無線無源傳感器具有小型、無線、快速、自激等優(yōu)點,完全與未來智能傳感和新型的無損檢測技術(shù)相契合。本文的研究工作可以概括為:(1)對傳統(tǒng)的金屬裂紋無損檢測技術(shù)的研究和總結(jié),本文提出了一種新型的金屬裂紋無損檢測技術(shù)。(2)研究了微帶天線結(jié)構(gòu)組成,通過對微帶天線傳感器的輻射機理和傳輸方式的分析得出了傳感器諧振頻率和結(jié)構(gòu)尺寸的計算公式,總結(jié)概括了微帶天線傳感器的饋電類型,最后提出了微帶天線傳感器的敏感機理。(3)設(shè)計了一款微帶天線有線傳感器,采用高頻仿真軟件HFSS對傳感器的結(jié)構(gòu)進行了仿真優(yōu)化設(shè)計,對傳感器的制作材料進行了深入研究,確定選用氧化鋁陶瓷和金屬銀漿料作為傳感器的制作材料,采用厚膜技術(shù)和絲網(wǎng)印刷工藝制作了傳感器,搭建了有線傳感器測試金屬裂紋的平臺,對傳感器檢測金屬裂紋的能力進行了測試。(4)闡述了無線無源傳感器測試金屬裂紋的原理,搭建無線測試平臺,從傳感器輻射貼片的三個方向?qū)鞲衅鳈z測金屬裂縫的能力進行了驗證。
【圖文】：

固地結(jié)合在一起，傳感器的輸出變化與被測結(jié)構(gòu)的物理變器并不會對被測結(jié)構(gòu)的性能造成影響。這些傳感器不但能夠測，，而且可以對金屬裂紋的尺寸進行精確的表征。這些傳感自激、可靠等優(yōu)點，這完全與未來智能傳感和無損檢測相符損檢測的空白。在這些內(nèi)置傳感器中，微波傳感器是發(fā)展比中央大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的 Taehwa Yun 提出了一種基如圖 1.1 所示，傳感器通過在集成波導(dǎo)上加載微波開口諧振這種傳感器主要檢測金屬裂紋的深度和寬度，檢測原理是金變傳感器的諧振頻率，通過諧振頻率的變化得出裂紋的寬度感器能夠檢測到最小裂紋寬度是 0.2mm,裂紋寬度的檢m,裂紋深度的檢測靈敏度 600MH/mm。雖然傳感器具有高品器沒有對裂紋擴展的檢測能力[79]。

中北大學(xué)學(xué)位論文工大學(xué)的胡斌教授針對亞毫米波裂紋的檢測設(shè)計了一個近場波導(dǎo)導(dǎo)和微波開口諧振環(huán)組成，如圖 1.2 所示。當(dāng)探頭掃描金屬表面亂了開口諧振的電流分布，而微波開口諧振環(huán)會改變波導(dǎo)的反射數(shù)的改變來確定金屬裂紋的尺寸。傳感器的一個優(yōu)勢就是反射系能夠表征金屬裂紋的尺寸，裂紋深度檢測靈敏度是 30MHz/mm，靈敏度是 1.5dB/0.25mm。雖然傳感器具有高靈敏度和高分辨率，測裂紋的擴展的能力[78]。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;TN822;V267

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本文編號：2707450