铝蜂窝结构腐蚀的脉冲涡流检测研究.docx

1、XX大学毕业设计（论文）题 目： 铝蜂窝结构腐蚀的脉冲涡流检测研究学 院： 测试与光电工程学院专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二Oxx 年 六 月 铝蜂窝结构腐蚀的脉冲涡流检测研究摘要： 脉冲涡流检测技术是近些年新发展起来的一种无损检测技术,主要用来定量检测裂纹和腐蚀等缺陷。与传统的涡流技术相比，脉冲涡流信号激励使得响应信号中包含了更丰富的缺陷信息。在某些应用场合，这种因素使得脉冲涡流检测比传统的涡流检测技术更有优势。常规涡流检测技术在检测表面缺陷非常灵敏，但是很难检测到深层的缺陷。设计了TMR圆柱形传感器和TMR斜角式传感器对铝蜂窝结构进行了腐蚀缺陷检测。获取高

2、功率检测探头的差分信号，对铝蜂窝板的大腐蚀缺陷和小腐蚀缺陷进行检测。实验结果表明，设计的脉冲涡流探头能够较好的检测出铝蜂窝结构中的大小腐蚀缺陷。关键词： 脉冲涡流 差分信号 TMR 铝蜂窝板Study on pulsed eddy current detection of aluminum honeycomb structure corrosionAbstract:Pulsed eddy current is an innovative and nondestructive technology developing in the recent years and it is mainly u

3、sed for quantitative testing in crack and corrosion. Compared with the traditional eddy current technology, the excitation brought about by the pulse eddy signal makes the responsive signal contain richer information on defect in some application occasions, whose factors bring more advantages to pul

4、sed eddy current testing over traditional eddy current.Conventional eddy current testing technology is very sensitive in the surface defects detection, but it is difficult to detect the deep defects. The structure of aluminum honeycomb was detected by TMR column sensor and TMR bevel sensor. The diff

5、erential signal of the high power detector is acquired and the deep corrosion is detected. The sensing signal of linear array probe is divided into time slice, the instantaneous amplitude matrix of signal is obtained, and the structure corrosion of aluminum honeycomb is imaged and scanned. The exper

6、imental results show that the pulsed eddy current high power probe can detect the deep corrosion in the aluminum honeycomb structure. The linear array probe can scan the corrosion imaging.Keywords:Pulsed Eddy Current Differential signal TMR Aluminum honeycomb board目 录1. 前言1.1 选题依据及意义11.2 铝蜂窝复合板的国内外应

7、用21.3 研究内容及实验方案41.3.1 实验内容41.3.2 实验方案41.3.3 主要特色52. 脉冲涡流检测技术2.1 脉冲涡流检测原理62.2 脉冲涡流检测优点73. 检测系统的设计3.1 总框图83.2 检测系统各部件介绍83.2.1 激励源BP461083.2.2数据采集卡USB635693.2.3 Matlab93.2.4 LabVIEW104. 探头设计及试块制作4.1 检测探头设计的影响因素134.1.1 磁感应强度134.1.2 脉冲涡流磁感应强度的计算134.1.3 电涡流的渗透深度144.2 TMR简介154.3 试块的制作184.3.1 大缺陷试块的制作184.3.

8、2 小缺陷试块的制作184.4 圆柱形探头和斜角式探头设计194.4.1 圆柱形探头设计194.4.2 斜角式探头设计215. 实验结果及分析5.1 铝蜂窝板大腐蚀缺陷数据分析235.2 铝蜂窝板小腐蚀缺陷数据分析246.总结28参考文献29致谢30铝蜂窝结构腐蚀的脉冲涡流检测研究1.前言1.1 选题依据及意义铝蜂窝复合板属于一种的新型复合材料，用途十分广泛，如应用于航空、航天方面。其由上下两层铝板通过胶粘剂或胶膜与铝蜂窝芯复合成的，见图1.1。胶和铝面板铝蜂窝芯 图1.1 铝蜂窝复合板结构示意图铝蜂窝结构材料具有以下优点：1） 比重轻、强度高、刚度大、结构稳定、高抗风压性。2） 隔音、隔热、

9、降噪性能突出。3） 耐久不老化。4） 阻燃性好。5） 安装方便、快捷、牢固。因此铝蜂窝结构广泛用于航空飞行器，对于航空航天的发展有重要作用，但是因为铝蜂窝板的制造工艺的瑕疵或者服役载荷作用下，铝蜂窝板材料容易形成腐蚀缺陷，这些腐蚀缺陷严重影响铝蜂窝结构材料的安全性，因此，对铝蜂窝板结构材料进行脉冲涡流无损检测的腐蚀研究非常重要1。脉冲涡流检测技术（PEC）是近几年发展起来的一种新的无损检测方法。脉冲涡流与传统涡流不同,脉冲涡流通过测量磁场最大值出现的时间来确定缺陷的位置。但是与涡流检测一样都是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，脉冲涡流检测对于检测导体的腐蚀缺陷有着更高的灵敏度，采集

10、的信息更加丰富，所以本文采用脉冲涡流检测技术来检测铝蜂窝结构的腐蚀缺陷。脉冲涡流的激励信号为具有一定占空比的方波 ,施加在探头上的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试件中传播，假如有腐蚀缺陷存在，势必使得磁感应度发生变化，由于脉冲包含很宽的频谱，磁感应强度变化量会包含很多的缺陷重要信息。所以本实验采用脉冲涡流来检测铝蜂窝板的腐蚀缺陷。1.2铝蜂窝复合板的国内外应用世界上的第一块蜂窝板是在1930年由Posco公司和Hanlim&C公司联合生产，在之后的5060年代，铝蜂窝材料在美国、日本等国家有着突飞猛进的发展和应用，主要应用于航空航天和铁道方面。这些铝蜂窝夹层结构的使用，大大加固了其稳定性和安全

11、性。例如日本制造的STA21车，在其侧墙和车顶部分就是使用了钎焊蜂窝铝板材料。1943年，英国是第一个将铝合金结构胶接技术应用到飞机结构中，进而开创了金属胶结技术。20世纪50年代初，美国人发明了胶结夹层结构，并将其广泛应用于飞机行业之中。在其几年之后，美国人发明了铝蜂窝夹芯结构，并将其广泛应用于F-111、F-14等飞机上。飞机表面有70%以上是使用了铝蜂窝夹芯结构，主要作用在受力面上，抵抗压力。我国在20世纪60年代中期有几家飞机制造厂率先将铝蜂窝板胶接技术应用到飞机结构中。美国在20世纪70年代初期把铝蜂窝板胶接技术应用于民用领域，在建筑装饰行业应用更加广泛。之后在20世纪90年代初期，

12、才将复合材料技术应用于航空技术，从而慢慢的发展起来。相比于国外，我国在铝蜂窝复合板的研究和使用上处在落后地位。我国在20世纪60年代开始生产金属蜂窝板，但是由于技术和生产力的限制，工艺落后，生产的复合夹层结构材料不尽人意，规格单一。伴随科学技术的发展，轻钢结构在工业、民用建筑中的应用和发展带动了多功能新兴复合板材的发展。近些年来，铝蜂窝板的发展尤为迅速，在铝蜂窝板方面取得了巨大进步，经过科学家们的努力，我国发明了胶粘玻璃钢蜂窝板、胶粘铝蜂窝板和钎焊铝蜂窝板和胶粘Nomex铝蜂窝板、，并将其广泛应用于我国的航天和铁道事业，比如大型运载火箭、地铁列车等诸多行业2。铝蜂窝复合板有着许多的优越性能，质

13、量轻、强度高，因此在建筑领域上得到了广泛应用，铝蜂窝板在近些年来广受欢迎。如今，我国多地的著名建筑的幕墙都几乎采用的是蜂窝铝幕墙板，不仅外表光鲜，而且有着更高的卓越性。随便铝蜂窝板的不断发展，为了使用安全性着想，对于铝蜂窝板材料的产品进行缺陷检测和质量评级等重要性不言而喻。而对于铝蜂窝板材料进行无损检测，现已成为国内外研究的重要内容。无损检测技术对于材料的缺陷检测是一种非常有效的技术，国内外已有很多工作者用不同的无损检测方法来对铝蜂窝板材料进行缺陷检测，并且取得了一定的成果。自 70 年代以来，国外的研究工作者针对复合材料缺陷检测开展和进行了全方位的无损检测方法技术研究。最早时期主要是采用一般

14、金属材料的一些无损检测方法，对复合材料进行无损检测技术的初步探索。随着研究工作的深入，人们对铝蜂窝板复合材料的缺陷检测有了更深的认识，一般常规金属材料无损检测的方法并不能适用于解决铝蜂窝板复合材料的无损检测问题。从80 年代后，铝蜂窝板复合材料的无损检测才慢慢的有所发展起来，许多研究工作者研究并且提出了许多无损检测新技术和新方法来检测铝蜂窝板复合材料。从而为解决铝蜂窝板复合材料的无损检测发挥了重要作用，从而进一步的推进了复合材料的应用。在国内，无损检测技术对于复合材料的研究虽然不晚，但是没有太多目光投入其中，投资方面不足，与国外相比，国内对于铝蜂窝板复合材料的检测略显不足。从而造成了铝蜂窝板复

15、合材料开发还有应用的障碍。材料优越性不足，严重地影响我国航空航天等产品的技术水平和竞争能力。当前对于铝蜂窝结构的复合材料的无损检测中存在许多问题，其缺陷检测和质量评级往往需要多种无损检测方法相结合才能完成，还需进一步完善缺陷的定量研究工作等等。目前，国内外常用的复合材料无损检测方法有超声检测技术、X 射线实时成像法、红外热成像、声阻法等。2003年，刘松平等利用超声波在橡胶-钢胶接界面的折/反射过程中的能量进行了多次分配，通过分析声波在胶接界面和胶接结构中传播的相应时间的变换关系对胶层缺陷进行质量评估。实验结果显示可以检测出空隙脱粘、正常胶接和粘接不良区等缺陷。2004年，郭广平等利用自行研制的激光错位散斑无损检测系统对铝蜂窝结构复合材料进行无损检测，得到了较好的散斑干涉图。2006 年，姜益军等利用激光电子剪切散斑干涉成像技术，采用热加载方式对玻璃纤维蜂窝夹芯结构的缺陷进行了检测，实验结果表面此类方法可以确定损伤面积和损伤位置。魏勤等指出，凝聚物和裂痕铝蜂窝复合材料中的缺陷通常，通过超声波 C 扫描装置可以直观地显示复合材料中的这些缺陷，然后再根据缺陷图形中的所在位置可确定试件中相对应的缺陷位置。Th.