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基于平面电磁传感器阵列的缺陷定量检测方法研究

基于平面电磁传感器阵列的缺陷定量检测方法研究

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作者：贺红娟国防科学技术大学

学位级别：硕士

飞机发动机涡轮叶片疲劳损伤和机翼主梁螺栓孔裂纹均会引起重大航空事故，严重威胁飞机的飞行安全。若能对其进行及时检测，这些事故完全可以避免。传统的无损检测方法对发动机涡轮叶片和机翼大梁螺栓孔实施无损检测存在检测难度大、检... 详细信息

飞机发动机涡轮叶片疲劳损伤和机翼主梁螺栓孔裂纹均会引起重大航空事故，严重威胁飞机的飞行安全。若能对其进行及时检测，这些事故完全可以避免。传统的无损检测方法对发动机涡轮叶片和机翼大梁螺栓孔实施无损检测存在检测难度大、检测效率低、难以实现缺陷的快速定量检测等问题。针对上述问题，本课题拟建立一种基于平面阵列式电磁传感器的缺陷定量检测方法，可快速定量检测装备关键部件中存在的缺陷。国际上对此类传感器进行了深入研究并得到了广泛应用，而国内对平面电磁传感器鲜有研究。本文在分析国外蜿蜒绕组磁力仪研究动态的基础上，对基于平面电磁传感器阵列的缺陷定量检测方法进行了探索性研究。论文主要工作如下：研究了基于测量网格的搜索算法。本文研究了测量网格的特征，分析了已有搜索算法存在的问题，提出了一种多变量非线性搜索算法。该算法采用粗略搜索与精确搜索相结合的方式，首先利用高效的二分法进行粗略搜索，得到初始网格单元，然后通过判断网格单元与目标点位置关系，实现目标网格单元的精确查找。实验结果表明，这种算法不但将搜索速度提高了两个数量级，而且将搜索的失败率降低了60倍以上，极大提高了搜索的实时性和准确性。研究了基于测量网格的插值算法。本文研究了线性插值算法，分析了其误差的分布规律。通过分析引起误差的非线性因素，提出了多变量非线性插值算法。该算法首先计算网格中心点非线性误差的修正参数，再根据网格单元中不同位置的非线性误差分布规律，计算出网格单元任意位置的误差修正参数，实现对整个网格插值误差的非线性补偿。实验结果表明，该算法可将插值误差降低80%以上，有效提高了缺陷定量检测的精度。研究了平面电磁传感器的校准技术。本文研究了传感器的校准模型及基本原理，研究了空气点校准法、空气点-短路校准法和最小方差校准法等三种校准方法，提出了空气点-最小方差校准法，该方法不仅融合了各方法的优点，而且克服了上述三种方法精度低、可实施性差和计算复杂等不足。最后本文搭建了基于平面电磁传感器的检测系统平台，进行了提离检测实验、应力检测实验和缺陷检测实验。验证了本文提出的多变量非线性搜索算法、多变量非线性插值算法和传感器校准方法的有效性和准确性，同时验证了平面电磁传感器的应力检测和缺陷检测能力，为下一步研究奠定基础。

关键词：平面电磁传感器阵列测量网格搜索算法插值算法传感器校准电导率提离

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