平面阵列ECT在隔热材料粘接缺陷检测中的应用研究

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。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2航空领域常用无损检测方法

1.3平面阵列电容层析成像技术研究现状

1.4课题主要研究内容及结构安排

第2章 平面阵列ECT缺陷检测方法研究

2.1平面阵列ECT系统检测原理

2.2电容层析成像数学模型

2.3电容层析成像正反问题研究

2.4图像重建算法

2.5本章小结

第3章 平面阵列ECT系统设计

3.1平面阵列ECT系统设计

3.2平面阵列电容传感器设计

3.3传感器仿真计算

3.4本章小结

第4章 缺陷检测实验及数据分析

4.1系统基本性能测试实验

4.2缺陷检测实验

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要研究成果

致谢