小空心葉片渦流測(cè)厚傳感器的仿真分析與研制.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制造過(guò)程中的誤差和各種結(jié)構(gòu)形式會(huì)直接影響到葉片的疲勞特性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能減弱，使用壽命縮短。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)能夠安全運(yùn)行，要求發(fā)動(dòng)機(jī)空心葉片外表面到內(nèi)表面的法線方向厚度誤差必須在允許的范圍之內(nèi)，進(jìn)而確?？招娜~片的強(qiáng)度指標(biāo)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。目前對(duì)于新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)小空心葉片壁厚的測(cè)量范圍要求為0.1mm-3mm，并且測(cè)量的不確定度小于0.05mm。本課題選擇了一種NDT檢測(cè)法——渦流檢測(cè)，設(shè)計(jì)出一種精密的小空心葉片渦流測(cè)厚

2、傳感器，在精度、穩(wěn)定性以及測(cè)量范圍上均能滿足測(cè)量要求。
　　本文首先介紹了渦流測(cè)厚的基本原理以及電磁場(chǎng)的基本理論，從電磁場(chǎng)基本理論出發(fā)，應(yīng)用渦流阻抗分析法，總結(jié)出渦流強(qiáng)度與檢測(cè)距離(測(cè)量厚度)和激勵(lì)頻率的關(guān)系，渦流傳感器受到溫度的影響，以及渦流的徑向和縱向分布情況。然后利用有限元軟件 ANSYS對(duì)渦流測(cè)厚時(shí)的電磁場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，建立出軸對(duì)稱的二維模型，考慮到周邊空氣，應(yīng)用了遠(yuǎn)場(chǎng)單元，得出如下結(jié)論：測(cè)量的小空心葉片厚度發(fā)生改變時(shí)，測(cè)

3、量線圈阻抗的虛部發(fā)生變化最為明顯，這為信號(hào)的提取提供依據(jù)；施加的激勵(lì)頻率越大，金屬基底產(chǎn)生的渦流集膚效應(yīng)越明顯，頻率的增加使得線圈阻抗的虛部增加，而實(shí)部幾乎不變，因此對(duì)于不同探測(cè)范圍，應(yīng)當(dāng)選擇不同的激勵(lì)頻率；基底上產(chǎn)生的渦流和線圈平均半徑大致相同；不同的基底材料使得磁力線的分布截然不同，通過(guò)對(duì)比4種基底材料，銅能引起的線圈阻抗虛部的變化幅度最小，而硅鋼的效果最好，引起阻抗虛部的變化幅度最大，能夠擁有較好的靈敏度和穩(wěn)定性。通過(guò)有限元仿真只