平面阵列ECT在隔热材料粘接缺陷检测中的应用研究

发布时间：2017-10-04 05:17

  本文关键词：平面阵列ECT在隔热材料粘接缺陷检测中的应用研究

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【摘要】：热防护材料对于保证飞行器和飞行人员的安全至关重要。通常热防护材料通过粘接剂与飞行器基体连接,粘接层的缺陷或损伤会导致热防护材料粘接强度降低,当缺陷或损伤累积到一定程度,隔热材料甚至会从飞行器上脱落,严重影响飞行器的安全飞行。为了对隔热材料粘接层进行可靠的检测和评估,本文提出采用基于平面阵列电容层析成像(ECT)的无损检测方法,通过理论分析和仿真分析,设计制作了平面阵列电容传感器,搭建了一套基于平面阵列ECT的粘接层检测系统,对实验样件进行粘接层缺陷检测实验,并对图像重建结果进行处理和分析,结果表明本文设计的平面阵列ECT系统能够有效识别粘接层中的缺陷。首先,通过分析平面阵列ECT技术的检测原理,结合隔热材料粘结层缺陷检测的特点和要求,制定平面阵列ECT粘结层检测系统的设计方案,分析平面阵列ECT技术的正问题和反问题,给出了问题的解决方法和具体实现过程;其次,针对粘接层缺陷检测的要求,通过理论分析和仿真分析设计制作12电极平面阵列电容传感器,编写基于Mathematica软件的图像重建程序,并采用APDL语言编写传感器仿真建模及灵敏度矩阵计算程序,获取图像重建关键的先验信息,结合按测量精度要求购置的电容数据采集系统,设计搭建一套完整的平面阵列ECT粘结层检测系统;最后,采用本文设计的检测系统对制作的实验样件进行粘接层缺陷检测实验,采用图像分割技术对重建得到的粘接层图像进行处理,并计算缺陷面积,通过对比重建图像中缺陷的面积和实际缺陷的面积对系统的检测效果进行分析,结果表明本文设计的平面阵列ECT系统能够有效识别粘接层中存在的缺陷,同时也证明了平面阵列ECT技术用于粘接层缺陷检测的可行性。
【关键词】：粘接层 缺陷检测 平面阵列ECT 图像重建
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V259;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 航空领域常用无损检测方法11-13
• 1.3 平面阵列电容层析成像技术研究现状13-16
• 1.3.1 电容层析成像技术的发展13-14
• 1.3.2 平面阵列ECT技术国内外研究现状14-16
• 1.4 课题主要研究内容及结构安排16-18
• 第2章 平面阵列ECT缺陷检测方法研究18-26
• 2.1 平面阵列ECT系统检测原理18-20
• 2.1.1 电容的边缘效应18
• 2.1.2 平面阵列ECT粘接缺陷检测原理18-20
• 2.2 电容层析成像数学模型20-21
• 2.3 电容层析成像正反问题研究21-23
• 2.3.1 电容层析成像正问题21
• 2.3.2 电容层析成像反问题21-22
• 2.3.3 电容层析成像正反问题解决方法22-23
• 2.4 图像重建算法23-25
• 2.4.1 图像重建准则23
• 2.4.2 线性反投影算法23-24
• 2.4.3 Tikhonov正则化法24
• 2.4.4 Landweber迭代法24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 平面阵列ECT系统设计26-47
• 3.1 平面阵列ECT系统设计26-32
• 3.1.1 平面阵列ECT系统总体方案设计26-27
• 3.1.2 电容测量仪器选择27-28
• 3.1.3 平面阵列电容传感器设计28-29
• 3.1.4 数据处理及软件设计29-32
• 3.2 平面阵列电容传感器设计32-40
• 3.2.1 传感器优化设计指标32-33
• 3.2.2 传感器结构设计33-37
• 3.2.3 传感器参数优化37-40
• 3.3 传感器仿真计算40-46
• 3.3.1 传感器仿真电容值计算40-42
• 3.3.2 灵敏度矩阵计算42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 缺陷检测实验及数据分析47-59
• 4.1 系统基本性能测试实验47-51
• 4.1.1 不同缺陷面积电容值数据分析47-49
• 4.1.2 传感器检测深度测试49-51
• 4.2 缺陷检测实验51-57
• 4.2.1 实验方案设计51-52
• 4.2.2 图像重建结果分析52-54
• 4.2.3 图像重建质量评价54-57
• 4.3 本章小结57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要研究成果65-66
• 致谢66

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本文编号：968824