基于阻抗分析的腐蚀监测传感器的设计与应用研究
发布时间：2021-05-11 16:30
近年来,沿海和海上区域的飞机结构长期处于高温、高盐、高湿环境下而产生的腐蚀问题日益严重,针对飞机结构腐蚀的检查维护对飞机全寿命维护过程极为重要。为了对飞机结构腐蚀进行有效地维护和控制,腐蚀在线监测传感装置的研究备受国内外研究者关注。本文从应用于机载设备微型化、集成化、多样化、嵌入式的设计目标出发,提出了三种用于腐蚀在线直接监测的传感器设计方案,采用不同的测试方法,分析带涂层结构的机械阻抗、电学阻抗及电化学阻抗与结构腐蚀程度间的关系。文中基于机电阻抗法使用柔性主动压电传感器,依据其对涂覆涂层结构刚度变化的响应,实施了涂层腐蚀的监测方案;利用柔性线圈涡流传感器对涂层下金属结构腐蚀后电阻抗变化的响应,采用了通过测试涡流电阻抗信息进行在线腐蚀监测的方案;基于电化学阻抗谱法进行了无需参比电极和电解质的有机涂层腐蚀监测方案,可用于气相环境下对涂层保护性及损伤情况进行评估。文中采取腐蚀模拟盐雾实验在线监测和有限元仿真的方法对方案可行性和传感器性能做出评价,为机载设备腐蚀在线监测传感装置的研究提供理论仿真和实验数据支持。为解决飞机结构防护涂层下的腐蚀损伤难以被及时发现的问题提供监测手段,减少因腐蚀问题...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 飞机腐蚀现状及类型概述
1.3 腐蚀监测研究现状
1.3.1 腐蚀监测方法概述
1.3.2 国内外研究进展
1.4 本课题的研究意义及主要内容
第二章 基于压电阻抗法的涂层腐蚀监测
2.1 引言
2.2 压电阻抗法结构健康监测原理
2.2.1 压电阻抗模型
2.2.2 PVDF压电薄膜的特点
2.3 腐蚀损伤下压电阻抗变化的COMSOL仿真
2.3.1 仿真模型参数介绍
2.3.2 腐蚀引起杨氏模量变化对压电阻抗的影响
2.3.3 有机涂层厚度对压电阻抗的影响
2.4 本章小结
第三章 基于柔性线圈传感器涡流电阻抗的腐蚀监测
3.1 引言
3.2 涡流阻抗测试原理
3.2.1 涡流传感器原理
3.2.2 涡流线圈阻抗法结构健康监测
3.3涡流线圈传感器腐蚀监测实验
3.3.1 柔性涡流线圈传感器
3.3.2 涡流线圈电阻抗腐蚀监测实验
3.3.3 实验结论
3.4 本章小结
第四章 基于电化学阻抗的涂层腐蚀监测
4.1 引言
4.2 电化学阻抗电极传感器
4.2.1 双电极传感器的测量原理
4.2.2 双电极传感器的设计制作
4.2.3 试验件制作
4.3 电化学阻抗测试分析
4.3.1 电化学工作站扫频实验
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
第五章 电极传感器涂层腐蚀在线监测系统
5.1 引言
5.2 阻抗测试系统
5.2.1 阻抗测试系统基本组成
5.2.2 微弱信号前置放大电路
5.2.3 PC端数据采集程序
5.3 电化学阻抗在线监测
5.3.1 实验步骤及测得结果
5.3.2 实验结论
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐海洋环境腐蚀的航空发动机封严涂层技术及其发展[J]. 宋佳,王璐,袁福河,张佳平,李明康. 航空制造技术. 2016(14)
[2]基于损伤检测的飞机结构腐蚀损伤预测方法对比研究[J]. 叶宝玉,黄昌龙,朱芳. 航空维修与工程. 2016(03)
[3]飞机结构的腐蚀与防护[J]. 李东帆. 装备环境工程. 2016(01)
[4]飞机结构性腐蚀和维护[J]. 姜福成. 现代制造技术与装备. 2016(02)
[5]腐蚀监测系统在飞机上的应用[J]. 薛蒙,张登,张幸. 装备环境工程. 2014(06)
[6]飞机结构腐蚀监测技术现状及发展趋势[J]. 于海蛟,王逾涯,陈群志. 装备环境工程. 2014(06)
[7]铝合金表面有机硅环氧涂层的腐蚀电化学行为[J]. 元辛,岳珠峰,温世峰,李磊. 中国腐蚀与防护学报. 2014(04)
[8]基于模糊评价的结构涂层腐蚀综合评定[J]. 刘学君,杨晓华,马广婷,赵晨. 装备环境工程. 2012(06)
[9]飞机腐蚀疲劳典型部位地面停放局部环境谱及当量折算[J]. 刘道庆,吴超,陈亮. 飞机设计. 2011(05)
[10]老龄飞机金属结构腐蚀检测中的平面涡流阵列传感器仿真研究[J]. 丁华,杜金强,何宇廷,伍黎明,张海威. 全面腐蚀控制. 2011(06)
博士论文
[1]基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构健康监测技术研究[D]. 刘建.南京航空航天大学 2010
[2]有机涂层中水传输与涂层金属失效机制的电化学研究[D]. 张金涛.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于压电阻抗模型参数识别的结构健康监测研究[D]. 邓文.南京航空航天大学 2015
本文编号：3181734
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 飞机腐蚀现状及类型概述
1.3 腐蚀监测研究现状
1.3.1 腐蚀监测方法概述
1.3.2 国内外研究进展
1.4 本课题的研究意义及主要内容
第二章 基于压电阻抗法的涂层腐蚀监测
2.1 引言
2.2 压电阻抗法结构健康监测原理
2.2.1 压电阻抗模型
2.2.2 PVDF压电薄膜的特点
2.3 腐蚀损伤下压电阻抗变化的COMSOL仿真
2.3.1 仿真模型参数介绍
2.3.2 腐蚀引起杨氏模量变化对压电阻抗的影响
2.3.3 有机涂层厚度对压电阻抗的影响
2.4 本章小结
第三章 基于柔性线圈传感器涡流电阻抗的腐蚀监测
3.1 引言
3.2 涡流阻抗测试原理
3.2.1 涡流传感器原理
3.2.2 涡流线圈阻抗法结构健康监测
3.3涡流线圈传感器腐蚀监测实验
3.3.1 柔性涡流线圈传感器
3.3.2 涡流线圈电阻抗腐蚀监测实验
3.3.3 实验结论
3.4 本章小结
第四章 基于电化学阻抗的涂层腐蚀监测
4.1 引言
4.2 电化学阻抗电极传感器
4.2.1 双电极传感器的测量原理
4.2.2 双电极传感器的设计制作
4.2.3 试验件制作
4.3 电化学阻抗测试分析
4.3.1 电化学工作站扫频实验
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
第五章 电极传感器涂层腐蚀在线监测系统
5.1 引言
5.2 阻抗测试系统
5.2.1 阻抗测试系统基本组成
5.2.2 微弱信号前置放大电路
5.2.3 PC端数据采集程序
5.3 电化学阻抗在线监测
5.3.1 实验步骤及测得结果
5.3.2 实验结论
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐海洋环境腐蚀的航空发动机封严涂层技术及其发展[J]. 宋佳,王璐,袁福河,张佳平,李明康. 航空制造技术. 2016(14)
[2]基于损伤检测的飞机结构腐蚀损伤预测方法对比研究[J]. 叶宝玉,黄昌龙,朱芳. 航空维修与工程. 2016(03)
[3]飞机结构的腐蚀与防护[J]. 李东帆. 装备环境工程. 2016(01)
[4]飞机结构性腐蚀和维护[J]. 姜福成. 现代制造技术与装备. 2016(02)
[5]腐蚀监测系统在飞机上的应用[J]. 薛蒙,张登,张幸. 装备环境工程. 2014(06)
[6]飞机结构腐蚀监测技术现状及发展趋势[J]. 于海蛟,王逾涯,陈群志. 装备环境工程. 2014(06)
[7]铝合金表面有机硅环氧涂层的腐蚀电化学行为[J]. 元辛,岳珠峰,温世峰,李磊. 中国腐蚀与防护学报. 2014(04)
[8]基于模糊评价的结构涂层腐蚀综合评定[J]. 刘学君,杨晓华,马广婷,赵晨. 装备环境工程. 2012(06)
[9]飞机腐蚀疲劳典型部位地面停放局部环境谱及当量折算[J]. 刘道庆,吴超,陈亮. 飞机设计. 2011(05)
[10]老龄飞机金属结构腐蚀检测中的平面涡流阵列传感器仿真研究[J]. 丁华,杜金强,何宇廷,伍黎明,张海威. 全面腐蚀控制. 2011(06)
博士论文
[1]基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构健康监测技术研究[D]. 刘建.南京航空航天大学 2010
[2]有机涂层中水传输与涂层金属失效机制的电化学研究[D]. 张金涛.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于压电阻抗模型参数识别的结构健康监测研究[D]. 邓文.南京航空航天大学 2015
本文编号：3181734
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