基于平面陣列電容成像技術(shù)的無損檢測(cè)研究.pdf

1、航空飛機(jī)表層的重要防護(hù)系統(tǒng)主要為復(fù)合材料，通常復(fù)合材料是通過粘接劑與飛機(jī)表層進(jìn)行連接的，粘接層的缺陷或損傷會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料中裂紋擴(kuò)展、粘接強(qiáng)度降低，甚至整體剝離，嚴(yán)重影響飛機(jī)的飛行安全，因此對(duì)粘接質(zhì)量的檢測(cè)是非常重要的。
　　電容層析成像技術(shù)(Electrical Capacitance Tomography，ECT)發(fā)展較早，但主要應(yīng)用于管道式的兩相流檢測(cè)，而平面陣列電容傳感器不僅具有傳統(tǒng)ECT的優(yōu)點(diǎn)，還可以從單一平面接近被測(cè)物體

2、。近年來，將平面陣列電容成像技術(shù)應(yīng)用于無損檢測(cè)在國(guó)內(nèi)外尚屬于新興技術(shù)。本文針對(duì)航空用復(fù)合材料粘接層缺陷進(jìn)行無損檢測(cè)，考慮復(fù)合材料各向異性、多孔性、低導(dǎo)熱性、低導(dǎo)電性和強(qiáng)吸聲性綜合的特點(diǎn)以及被測(cè)面積大、需單面檢測(cè)的要求，提出一種基于平面陣列電容成像技術(shù)的缺陷檢測(cè)方法。
　　首先，在分析了傳統(tǒng)的電容層析成像技術(shù)的理論基礎(chǔ)上，研究了平面陣列電極檢測(cè)原理，并基于電容敏感機(jī)理，通過理論分析和有限元建模仿真，設(shè)計(jì)制作了新型的平面陣列電容傳感器

3、，研究了電極結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)測(cè)試的影響，對(duì)陣列電極進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　其次，采用有限元分析技術(shù)，研究所提出的平面陣列傳感器的靈敏場(chǎng)分布，通過對(duì)電磁場(chǎng)的“軟場(chǎng)”特性分析，建立了平面陣列電極三維電磁場(chǎng)模型，獲得檢測(cè)物場(chǎng)中介電分布與平面電極間電容變化的關(guān)系，并對(duì)敏感場(chǎng)進(jìn)行分層處理，進(jìn)一步基于線性反投影算法研究了介電分布的圖像重建問題。
　　最后，搭建了平面陣列電極檢測(cè)平臺(tái)，采用不同層處的靈敏度矩陣進(jìn)行成像檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映了被測(cè)物體的