【摘 要】
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航天飞行器主结构舱是航空航天领域高端装备的关键部件,具有材料成本高、加工难度大、加工时间长等特点,对航天飞行器主结构舱进行再制造具有显著的经济效益。航天飞行器主结构舱在疲劳载荷和腐蚀的作用下极易产生裂纹,裂纹的产生会对航天飞行器的运行带来严重的安全隐患,因此,再制造修复前,需要通过无损检测技术对裂纹进行检测并进行定量化表征。结构健康监测技术通过布设在构件表面或嵌入构件内部的传感元件采集构件的运行信
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航天飞行器主结构舱是航空航天领域高端装备的关键部件,具有材料成本高、加工难度大、加工时间长等特点,对航天飞行器主结构舱进行再制造具有显著的经济效益。航天飞行器主结构舱在疲劳载荷和腐蚀的作用下极易产生裂纹,裂纹的产生会对航天飞行器的运行带来严重的安全隐患,因此,再制造修复前,需要通过无损检测技术对裂纹进行检测并进行定量化表征。结构健康监测技术通过布设在构件表面或嵌入构件内部的传感元件采集构件的运行信息,从而达到实时监测构件运行情况的目的.无源无线RFID裂纹传感标签是实现航天飞行器主结构舱危险部位裂纹检测与监测的有效方法,如何制备出能适应主结构舱工况的RFID标签是一个亟需解决的问题,为制备出具有良好抗金属性能和柔性的RFID裂纹传感标签,使裂纹传感标签可以应用于航天飞行器主结构舱的危险部位,本文主要研究了基于丝网印刷技术的RFID裂纹传感标签的制备方法。本文的研究内容主要包括以下三个部分:第一:分析了金属环境对RFID标签性能影响的规律,总结了实现抗金属RFID标签的方法,然后分析了基于微带天线的RFID标签裂纹传感原理,并提出了柔性抗金属RFID标签的设计原理和方法;最后,根据标签的工作要求,选择了标签芯片,利用电磁仿真软件对标签天线进行了仿真模拟,并完成了对柔性抗金属RFID裂纹传感标签的设计,其特点在于不仅能用于航天飞行器主结构舱的金属环境和曲面环境,而且结构简单,适合使用丝网印刷工艺制作。第二:研究了丝网印刷工艺对设计的RFID标签性能的影响,通过印刷工艺制备了设计的RFID标签,对标签天线的丝网印刷工艺和印刷后的油墨固化工艺进行的研究,为制备出高质量的RFID裂纹传感标签奠定基础。第三:对设计的柔性抗金属RFID裂纹传感标签进行制备,然后对标签的柔性、抗金属进行测试,并对标签的裂纹传感性能进行了验证。实验表明,放置在金属上时,在860MHz-960MHz内,标签的阅读距离都能达到2.5m以上;此外,当共形到直径为30cm的泡沫圆柱体上时,标签的灵敏度仍然能保持在-10d Bm以上。最后对标签的裂纹传感性能进行了验证,标签的灵敏度随待测金属构件裂纹长度和深度增加而降低,因此标签可以用于金属构件表面裂纹的识别与表征。
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