基于電容敏感機理的飛機復(fù)合材料檢測方法研究.pdf

1、航空復(fù)合材料具有重量輕、強度高、耐磨損等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于新型飛機結(jié)構(gòu)。由于復(fù)合材料的損傷機理、失效形式及疲勞壽命等與金屬材料結(jié)構(gòu)顯著不同，因此為提高飛行安全、有效預(yù)估材料殘余疲勞壽命，需要對復(fù)合材料開展無損在線健康監(jiān)測研究。
　　電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是近年來出現(xiàn)的基于電容敏感機理的新型無損檢測技術(shù)，具有適應(yīng)性強、價格低、速度快、無損可視等優(yōu)點。本文基于平面陣列

2、電容傳感器構(gòu)建ECT系統(tǒng)，實現(xiàn)對飛機復(fù)合材料無損檢測。為驗證其有效性和可靠性，對ECT系統(tǒng)的激勵模式、傳感器設(shè)計與優(yōu)化，以及硬件系統(tǒng)平臺搭建等相關(guān)方面展開研究：
　　（1）分析ECT的“軟場”特性，利用COMSOL建立三維平面陣列傳感器，并對其進(jìn)行仿真，利用Matlab將仿真得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行成像，對比不同損傷模型下的成像效果；優(yōu)化傳感器的設(shè)計參數(shù)，包括電極幾何形狀、電極間距、基板厚度，以及屏蔽電極等，分析每個參數(shù)對傳感器的信號強度、

3、探測深度、靈敏度等性能的影響。
　?。?）優(yōu)化激勵測量模式，提出奇偶激勵模式，并對比分析單激勵模式、雙激勵模式和奇偶激勵模式下傳感器各項性能和成像效果。
　?。?）設(shè)計基于Xilinx Spartan-3AN系列FPGA芯片的ECT硬件檢測系統(tǒng)。利用FPGA的DDS模塊結(jié)合D/A轉(zhuǎn)換芯片搭建激勵信號源；基于FPGA嵌入式軟核搭建控制模擬開關(guān)、多路選通、程控放大、及通信的微控制器（MCU）；同時通過FPGA采集A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)