一种飞机外场复合材料微波修复设备及其修复方法

摘要

本发明涉及零件修复技术领域，具体为一种飞机外场复合材料微波修复设备，所述微波修复设备包括：电源模块、微波发生装置、微波传输组件和单片机；所述微波发生装置包括：阴极板、阳极板和磁控管；所述阴极板用于通电加热后表面迅速发射大量的电子；所述阳极板用于接收所述阴极板发射的电子，并形成一个径向的直流电场；所述磁控管用于输出微波；所述微波传输组件包括：模式转换器、耦合器、微波辐射器、温度传感器、直流放大器和AD转换器。本发明的一种修复方法，操作简单，便于使用，且提高了微波固化效率和固化效果。

说明书

技术领域

本发明涉及零件修复技术领域，具体为一种飞机外场复合材料微波修复设备及其修复方法。

背景技术

目前，随着航空器对轻量化的要求进一步提高，复合材料在飞机结构件上的使用量逐渐超过金属材料。但是，飞机复合材料构件在受到剧烈冲击、震动、雷击、鸟撞、烧蚀等外部作用时，很容易出现破损、疲劳断裂、分层脱胶等损伤，这些损伤大部分需要在飞机使用过程中进行检测及修补。

传统的飞机复合材料构件外场修补采用热补法，即利用电加热毯覆盖修补区域，通过热量传导的方式加热固化修补区域的补片。近年来又出现了微波外场快速修复设备即利用微波源产生的微波并通过辐射天线辐照至修补区域，使得修补区域的复合材料补片由内到外均匀发热并固化。

但是现有的微波修复设备无法对修补区域的固化反应过程进行实时的温度监测，使得修复区域出现局部温度过高、固化质量难以控制等情况，且传统的旋钮式参数输入导致微波频率和固化时间不可控，同样降低修复效果。鉴于此，我们提出一种飞机外场复合材料微波修复设备及其修复方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞机外场复合材料微波修复设备及其修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种飞机外场复合材料微波修复设备，所述微波修复设备包括：电源模块、微波发生装置、微波传输组件和单片机；

所述电源模块用于为所述微波发生装置和所述单片机供电；

所述微波发生装置包括：阴极板、阳极板和磁控管；

所述阴极板与所述电源模块的负极相连，用于通电加热后表面迅速发射大量的电子；

所述阳极板与所述电源模块的正极相连，用于接收所述阴极板发射的电子，使得所述阴极板与阳极板之间形成一个径向的直流电场；

所述磁控管垂直设置与直流电场中，用于使所述阴极板产生的电子在直流电场和磁场的作用下获得能量，并使得电子以微波形式输出；

所述微波传输组件包括：模式转换器、耦合器、微波辐射器、温度传感器、直流放大器和AD转换器；

所述微波发生装置生成的微波通过所述模式转换器和耦合器传输至所述微波辐射器上；

所述温度传感器安装在所述微波辐射器上，用于采集温度数据，并将温度数据通过直流放大器和AD转换器传输至所述单片机；

所述单片机上连接有显示终端和控制面板，所述显示终端用于显示所述单片机处理后的温度数据，所述控制面板用于通过面板输入方式设置所述单片机的控制参数。

优选的，还包括温度校准模块，所述温度校准模块连接在所述单片机上，用于对传输的温度数据进行校准。

优选的，还包括过载保护模块，所述过载保护模块连接在所述电源模块与所述单片机之间，用于防止电路过载。

优选的，还包括语音提示模块，所述语音提示模块连接在所述单片机上，用于进行过载报警。

优选的，所述显示终端为液晶显示屏。

本发明还提供一种修复方法，所述的微波修复设备通过所述修复方法实现飞机外场复合材料的微波固化，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：将待微波固化的复合材料放置在飞机零件的损伤部位；

步骤B：利用同轴电缆将微波施加器连接在微波修复设备上；

步骤C：接通微波修复设备的电源，使微波施加器位于飞机零件的损伤部位的正上方，使得复合材料在微波处理过程发生固化，完成损伤部位修复。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明与传统微波固化设备相比，实现固化设备操作控制、安全性、便携性等方面优化，微波固化过程中，通过单片机控制电源模块的输出时间及功率，可输出不同时间不同频率的微波，且在微波固化过程中对温度数据实时监测控制并显示，提高了微波固化效率和固化效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2为本发明实施例2的修复过程示意图。

图中：1、电源模块；2、微波发生装置；21、阴极板；22、阳极板；23、磁控管；3、微波传输组件；31、模式转换器；32、耦合器；33、微波辐射器；34、温度传感器；35、直流放大器；36、AD转换器；4、单片机；41、显示终端；42、控制面板；5、温度校准模块；6、过载保护模块；7、语音提示模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

如图1所示，一种飞机外场复合材料微波修复设备，微波修复设备包括：电源模块1、微波发生装置2、微波传输组件3和单片机4；

电源模块1用于为微波发生装置2和单片机4供电；

微波发生装置2包括：阴极板21、阳极板22和磁控管23；阴极板21与电源模块1的负极相连，用于通电加热后表面迅速发射大量的电子；阳极板22与电源模块1的正极相连，用于接收阴极板21发射的电子，使得阴极板21与阳极板22之间形成一个径向的直流电场；磁控管23垂直设置与直流电场中，用于使阴极板21产生的电子在直流电场和磁场的作用下获得能量，并使得电子以微波形式输出；

微波传输组件3包括：模式转换器31、耦合器32、微波辐射器33、温度传感器34、直流放大器35和AD转换器36；微波发生装置2生成的微波通过模式转换器31和耦合器32传输至微波辐射器33上；温度传感器34安装在微波辐射器33上，用于采集温度数据，并将温度数据通过直流放大器35和AD转换器36传输至单片机4；

单片机4上连接有显示终端41和控制面板42，显示终端41用于显示单片机4处理后的温度数据，控制面板42用于通过面板输入方式设置单片机4的控制参数，因此，与传统微波固化设备相比，实现固化设备操作控制、安全性、便携性等方面优化，微波固化过程中，通过单片机控制电源模块的输出时间及功率，可输出不同时间不同频率的微波，且在微波固化过程中对温度数据实时监测控制并显示，提高了微波固化效率和固化效果。

具体的，还包括温度校准模块5，温度校准模块5连接在单片机4上，用于对传输的温度数据进行校准，便于提高监测的温度数据的可靠性。

值得说明的是，还包括过载保护模块6，过载保护模块6连接在电源模块1与单片机4之间，用于防止电路过载，提高设备的安全性和稳定性。

进一步的，还包括语音提示模块7，语音提示模块7连接在单片机4上，用于进行过载报警。

除此之外，显示终端41为液晶显示屏，便于直观的显示各项监测数据，实时了解零件的固化状况。

实施例2

如图2所示，一种修复方法，所述的微波修复设备通过所述修复方法实现飞机外场复合材料的微波固化，包括以下步骤：

步骤A：将待微波固化的复合材料放置在飞机零件的损伤部位；

步骤B：利用同轴电缆将微波施加器连接在微波修复设备上；

步骤C：接通微波修复设备的电源，使微波施加器位于飞机零件的损伤部位的正上方，使得复合材料在微波处理过程发生固化，完成损伤部位修复。

通过上述内容不难看出，该微波修复设备在使用时，修复操作的方法简单，便于操作人员在任何场景下使用，同时，与传统微波固化设备相比，实现固化设备操作控制、安全性、便携性等方面优化，微波固化过程中，通过单片机控制电源模块的输出时间及功率，可输出不同时间不同频率的微波，且在微波固化过程中对温度数据实时监测控制并显示，提高了微波固化效率和固化效果，便于普及和推广。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。