多涂层厚度涡流无损检测技术及其实现方法研究

摘要

随着科学技术的迅速发展和航空航天飞行器飞行速度的不断提高，使得航天高速飞行器舱体以及涡轮发动机叶片等零部件上涂覆涂层的材料与结构越来越复杂。然而涂层的厚度及涂覆的均匀性将直接影响基体的温度分布，厚度不均匀的热障涂层会造成基体局部温度的骤然升高而导致涡轮发动机以及飞行器舱体等零部件发生失效或运动状态发生改变，严重的会导致航天飞行器坠毁，从而引发一些灾难性的事故。因此，多层导电涂层厚度的无损评价已经成为高端装备制造业一个重要的研究课题。
　　涡流无损检测技术以其低成本、高灵敏度、快速检测以及非接触式测量的特点，在航空航天、核工业等领域得到了广泛应用。本文是在中国航天科技集团第八研究院SAST基金项目“基于涡流无损检测的航天热障涂层材料厚度检测技术研究”（项目编号：SAST201220）资助下展开实验研究。本论文的主要研究内容如下：
　　（1）根据涡流检测的基本原理及多频多参数检测理论，针对多涂层厚度的检测，设计和搭建了多频涡流检测系统，包括对激励信号源、信号调理电路、数据采集模块及数据处理程序的设计等。
　　（2）利用搭建的实验检测平台，研究各层材料之间的相互影响，提出基于“折线法”的多涂层厚度检测方法。并对不同检测参数（激励信号、激励线圈尺寸、检测部件、被测试件电导率）的影响进行实验研究，从而得到适用于“折线法”检测多涂层厚度的最优检测条件。
　　（3）根据（2）中实验研究结果，对基体上单涂层、双涂层、三涂层以及未知电导率下单涂层的厚度进行测量，结合实际检测条件以及误差分析，对检测系统进行优化处理。
　　通过以上实验研究，结合优化完善以后的实验检测系统，验证了“折线法”在精确检测多涂层厚度方面的可行性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 涡流无损检测技术的研究现状及发展趋势

1.3 选题依据及课题来源

1.4 论文的研究内容及创新点

1.5 论文的结构安排

第二章 电涡流厚度检测原理及方法研究

2.1 电涡流厚度检测的工作原理

2.2 多频多参数电涡流检测技术

2.3 多层导电涂层厚度涡流检测方法研究

2.4 本章小结

第三章 多涂层厚度涡流检测系统的设计

3.1 检测系统的总体方案设计

3.2 多涂层厚度检测系统硬件设计

3.3 多涂层厚度检测系统软件平台设计

3.4 本章小结

第四章 多涂层厚度检测的影响因素分析

4.1 激励信号对涂层厚度检测结果的影响

4.2 激励线圈尺寸对涂层厚度检测结果的影响

4.3 检测部件不同对涂层厚度检测结果的影响

4.4 电导率的相对大小对涂层厚度检测结果的影响

4.5 本章小结

第五章 多涂层厚度检测实验结果分析

5.1 单涂层厚度检测实验

5.2 双涂层厚度检测实验

5.3 多涂层厚度检测系统的优化处理

5.4 三涂层厚度检测实验

5.5 未知电导率下单涂层厚度检测实验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果