基于介电常数调制的雷达罩蜂窝积水缺陷的检测技术研究

摘要

机载雷达罩的积水缺陷检测是飞机维修检测的重要内容之一。积水检测包括积水定位和含水高度测量，针对雷达罩的特殊形状开展积水缺陷快速定位定量技术研究具有一定的理论意义和应用价值。
　　在充分研究国内外雷达罩蜂窝积水缺陷检测技术发展现状的基础上，提出了基于介电常数调制的曲面雷达罩蜂窝积水缺陷检测电容传感器的检测方法。针对雷达罩的特殊外形结构，为保证传感器的测试灵敏度，提出了一种同面散射场柔性极板结构。以高检测灵敏度和快速定位为设计目标，利用仿真软件优化设计了传感器的结构参数；为保证传感器测试精度，同时兼顾贴合曲面结构的要求，研究了多极片结构和连接工艺，并利用有限元仿真软件ANSYS分析不同结构和尺寸对传感器性能指标的影响，结合相应的仿真数据对电容传感器进行了优化设计。
　　针对电容传感器本身电容值微小（皮法级）且很难采用差动式电容检测电路的特点，设计了基于充放电原理的电容检测电路，将检测电容值转化为直流电压信号。设计了去零电路，将检测电路测得信号中与罩体蜂窝积水缺陷无关信息排除。利用STM32软硬件实现了传感器输出信号的采集、数字滤波处理以及对应积水高度实时显示等功能。
　　为了对雷达罩进行积水缺陷定位和积水程度评定，采用研制的电容传感器进行了雷达罩蜂窝积水缺陷定位实验，检测阈值实验以及积水高度标定实验。通过实验数值分析，为仪器设计了可行的检测积水缺陷方法。验证实验结果表明，该测试方法可以达到定位积水缺陷和评定积水程度目的。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2雷达罩蜂窝积水缺陷检测技术的国内外发展现状

1.3论文研究内容

第二章 电容传感器的测试原理

2.1蜂窝雷达罩概述

2.2电容传感器检测雷达罩蜂窝积水原理

2.3检测电路的总体结构

2.4电容式雷达罩蜂窝积水检测仪检测蜂窝积水的机理分析

2.5本章小结

第三章 电容传感器仿真建模分析和制作工艺设计

3.1 ANSYS静电场有限元分析理论

3.2电容传感器的有限元分析

3.3优化设计概述

3.4电容传感器的研究及优化设计

3.5 检测电路设计

3.6 硬件去零电路的设计

3.7传感器的制作

3.8本章小结

第四章 基于STM32的仪器软硬件设计

4.1 ARM处理器硬件电路设计

4.2 STM32软件设计

4.3本章小结

第五章 实验研究与数据分析

5.1引言

5.2 实验环境模拟

5.3 实验一：横向定位蜂窝积水缺陷分布实验

5.4 实验二：纵向定位蜂窝积水缺陷分布实验

5.5实验三：积水缺陷测量的阈值标定实验

5.6实验四：积水缺陷高度标定实验

5.7仪器的使用方法及实验验证

5.8本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

硕士期间科研成果及发表的学术论文

附录 一