【摘 要】
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碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Plastics,简称CFRP）以其优越的性能在包括航空航天、汽车工业、体育运动器材等各领域得到了越来越广泛地应用。CFRP结构上的特殊性给无损检测技术提出了新的要求。研究如何利用无损检测技术及时有效地判断出构件是否存在缺陷,判断构件的健康状况是否满足服役要求具有重要意义。在众多国内外学者的努力下,目前已有多种技术被证明适合用于C
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碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Plastics,简称CFRP）以其优越的性能在包括航空航天、汽车工业、体育运动器材等各领域得到了越来越广泛地应用。CFRP结构上的特殊性给无损检测技术提出了新的要求。研究如何利用无损检测技术及时有效地判断出构件是否存在缺陷,判断构件的健康状况是否满足服役要求具有重要意义。在众多国内外学者的努力下,目前已有多种技术被证明适合用于CFRP的无损检测与健康评估。这些技术采用的原理各有不同,因而也有各自的优缺点与适合的应用场景。在实际应用中根据实际情况进行选择或将两种或以上的方法组合适用。在这些方法中,涡流无损检测技术（Eddy Current Testing,简称ECT）以其快速、低成本、环保、精度高等优势吸引了众多研究者的关注。将ECT技术应用于CFRP正成为一个研究热点。在本文中,基于二阶矢量位从线形矩形线圈出发,推导了多匝平面矩形线圈在导体上方的互感模型。搭建了平面扫查所需要的检测平台,结合利用平面矩形螺线线圈制作的T-R探头,通过实验对比了不同激励信号频率与提离值对检测效果的影响。并对褶皱、裂纹等缺陷进行了扫查实验,展示了探头良好的检测能力。机械结构抖动或试样表面不平导致的提离值波动会对检测结果产生影响。针对此问题,本文设计了一种带有8字形发射线圈的对提离值不敏感的T-R线圈,与传统T-R探头的对比实验表明其具有对提离值不敏感的特性,并且对几种典型缺陷的检测实验表明这种探头在缺陷检测方面也有良好的表现,缺陷在检测结果中呈现出典型的双峰特性,特征明显易于分辨。本文推导的平面矩形螺线线圈在导体上方的互感模型对将平面矩形线圈用于涡流无损检测提供了一定的理论基础,丰富了平面矩形螺线线圈T-R探头在CFRP涡流无损检测上的应用。所提的带有8字形线圈的T-R探头为降低提离值波动对检测结果带来的干扰提供了一种新的方法。
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