【摘 要】
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高锁螺栓由于其抗疲劳、高强度、防松自锁性能优异和装配简便等优点。因此广泛运用于飞机机体设计中,机体受到受交变应力影响,导致螺栓孔边出现应力腐蚀裂纹,为飞机安全运行埋下了巨大的隐患,需要对飞机高锁螺栓开展无损检测。阵列远场涡流检测技术基于电磁感应和电路分时复用的原理,能够快速、高效的实现飞机高锁螺栓孔边隐藏缺陷的检测,不仅具有无需耦合剂、检测快速等优点,同时弥补了单通道远场涡流检测对高锁螺栓旋转检测
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“飞机铆接结构复杂隐藏缺陷的平面远场涡流检测方法研究”（项目号:51865033）； 航空科学基金项目“飞机长桁构件缺陷远场涡流检测方法及缺陷评价研究”（项目号:20160956002）；
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高锁螺栓由于其抗疲劳、高强度、防松自锁性能优异和装配简便等优点。因此广泛运用于飞机机体设计中,机体受到受交变应力影响,导致螺栓孔边出现应力腐蚀裂纹,为飞机安全运行埋下了巨大的隐患,需要对飞机高锁螺栓开展无损检测。阵列远场涡流检测技术基于电磁感应和电路分时复用的原理,能够快速、高效的实现飞机高锁螺栓孔边隐藏缺陷的检测,不仅具有无需耦合剂、检测快速等优点,同时弥补了单通道远场涡流检测对高锁螺栓旋转检测易产生偏心干扰效应的缺点。本文从阵列和远场涡流检测理论出发,研制了3种适用于飞机高锁螺栓检测的阵列远场涡流探头,研发了基于FPGA的阵列检测硬件系统和编制了基于MFC C++的上位机检测软件,使用该系统和软件开展高锁螺栓阵列远场涡流检测试验。基于阵列技术和远场涡流检测原理,研制了3种适用于高锁螺栓检测的远场涡流传感器A、B、C,优化了传感器激励模块和检测模块参数,研究了传感器C保证激励线圈-检测线圈距离不变时,检测线圈中心相对于高锁螺栓最佳距离为11mm,验证了3种传感器能有效检测埋深缺陷。针对阵列远场涡流检测的需求,研制了基于FPGA的阵列远场涡流检测系统,其中使用FPGA实现了DDS激励模块、相位差检测和幅值检测等信号处理模块和与上位机通讯的串口通信模块,搭建了AD/DA模数/数模转换电路、阵列分时复用电路和仪器仪表放大电路等硬件系统,实现了阵列远场涡流信号的数模转换、分时互用和信号放大等处理,基于C++MFC编写了阵列远场涡流检测软件,实现了对检测信号的波形显示,并具有智能回零、实部虚部比例设置、相位旋转等功能。利用高锁螺栓试块,采用放置式静态检测的方式,开展了高锁螺栓阵列远场涡流检测试验,优化了3种传感器检测频率,对不同埋深和不同长度缺陷进行了检测,结果表明检测信号相位受缺陷埋深影响最大而受长度影响较小,检测信号幅值受到缺陷埋深和长度的同时影响,研究了缺陷在磁场薄弱区的衰减规律,使用缺陷相邻通道检测幅值比例w进行定位研究,同时提出了利用缺陷检测信号相位和幅值对缺陷埋深和长度进行评价的方法。
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