航天复合材料无损检测方式范文

本站小编为你精心准备了航天复合材料无损检测方式参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

【摘要】在航空航天器的制造中，部件难免会有损伤、裂痕及脱粘情况，若不能够精确检测修补，势必对航空航天器的性能造成极大的影响，故而对航空航天器材的无损检测技术就显得尤为重要。超声检测法是最常用的传统的检测技术，但其有不可避免的缺点，比如在蜂窝复合材料中，蒙皮(蜂窝结构的外包皮)已经脱粘但是仍然和内部贴在一起，这种缺陷超声无法检测到，而敲击检测可以完美地完成，这是其独有的优点。敲击法很适用于大型复合材料结构的现场检测。所以，我们设计的敲击检测仪便是一款用于航空航天复合材料无损检测的很有效的仪器。

【关键词】航天复合材料；敲击无损检测；应力模型；上位机触控多样化结果显示

1作品介绍

该作品由六个模块组成:探头，驱动开关电路模块，调理电路模块，上位机触控模块，信息处理模块，结果多样化显示模块(语音播报模块，波形宽度数值显示模块，触摸屏显示模块，蜂鸣报警模块)。功能:本作品是通过驱动带有传感器的敲击头轻轻敲击被检测工件的表面，根据传感器返回的信号来判断材料是否存在缺陷，并将将此过程作出准确的定量显示(包括波形的采集与数值显示、语音播报检测结果、蜂鸣报警、LED显示)。

2工作原理

核心思想:敲击检测方法的核心思想是，当被检测对象中存在某种缺陷时，结构整体的某些振动特征也会随之改变，将此变化经传感器转化为电信号，经过调理送入单片机进行分析处理，以判断其是否存在缺陷和脱粘等情况。组成:本作品以所选STM32F107VCT6单片机为核心，对所采集信息进行分析处理。大体上可分为两部分，前期是选择合适驱动电路驱动探头敲击，以及设计相应的调理电路，然后将信号送入单片机处理;后期是单片机与各终端的通讯;整个过程可通过上位机实现触摸控制。模块划分:探头，驱动开关电路模块，调理电路模块，信息处理模块，触控显示模块，语音播报模块。

2．1敲击头驱动电路设计

敲击头采用电螺线管，带动敲击锤，锤头带有压电传感器，敲击锤落下时需要保证足够快的速度，以保证完全体现被测材料的特性，因此需要设计适合的驱动电路。

2．2调理电路

调理电路的作用的对敲击头产生的信号进行初步处理，以便单片机进一步采集处理。其主要包括两部分:信号的放大和比较。

2．3触控显示

模块电磁铁的敲击频率被设计为通过触控屏可调，通过按下设置按钮，可以更改敲击头的频率为2/4/8/16Hz，初始化设置采样频率为2Hz。采样平均数设置按钮，对敲击取样的到的数据进行求平均，和频率一样可以通过触控屏来设置为每1/2/4/8次求一次平均，初始化设置为不取平均值。本设计可以通过触控屏来更改工作的模式，工作模式分为两种，分别是脱沾模式和内核模式，脱沾模式是检测蜂窝复合材料的脱沾缺陷，内核模式则是检测材料的内核状态，上电默认为脱沾缺陷检测;显示控件分为采样值、参考值、采样次数实时显示，采样控件将压电传感器采集的脱粘值实时显示;参考值控件为检测标准蒙皮表面参考点，为了保证参考数值取得稳定正确，在获取参考值时会对参考的正常目标器件进行多次取样，并对每次取得的参考数值进行分析，抛去过于不正确的值，同时对有效的参考值进行计数，在获得足够的数量的样本后对总体进行求和取平均从而得到较为准确的参考数据，采样次数为记录传感器实际测量的点数;界面上可以实时显示电池电量和蜂窝表面的脱沾程度，脱沾程度将用进度条显示，脱沾程度大小用绿色、黄色、浅红色、深红色分别表示蜂窝表面的脱沾程度正常、警告、缺陷、严重缺陷。

2．4信息处理及结果显示(包括语音播报、波形宽度数值显示、LED显示及蜂鸣报警)

经调理电路处理后的信号输入单片机进行分析处理，随后用语音播报、波形宽度数值显示、LED显示模块来完成结果显示，这些显示功能都是同步的。仪器上的LED指示灯是用来显示材料的脱粘程度，根据脱粘程度的不同，数据指示灯分为绿色，黄色，橙色，红色三个阶段(相对应的是显示屏中的四个阶段)。当有缺陷时，仅有一个蜂鸣器报警，严重缺陷时两个蜂鸣器会同时响起。

3结语

本作品以所选STM32F107VCT6单片机为核心，对所采集信息进行分析处理。大体上可分为两部分，前期是选择合适驱动电路驱动探头敲击，以及设计相应的调理电路，然后将信号送入单片机处理;后期是单片机与各终端的通讯。整个过程可通过上位机实现触摸控制。目前我们做到了演示阶段，本产品的目的是做一款便携式的敲击检测仪，所以需要外形设计，只用开关来进行控制，以达到检测目的。特色:(1)该仪器作为无损检测的一种手段，具有其他无损检测不能取代的特点，比如在蜂窝复合材料中，蒙皮已经脱粘但是仍然和内部贴在一起，这种缺陷是超声无法检测到的，而该仪器可以测到。(2)传统的敲击检测，对于熟练的操作人员，他们可以通过轻轻敲击被检测工件的表面，通过工件不同部位所发出的不同声音来判断材料是否脱粘，缺点是严重依赖于操作人员的敲击和主观判断，易造成误判和漏判。与传统的敲击检测方法不同，本作品可将材料的脱粘程度进行量化并显示出来，而且不受周围环境噪声的影响，对操作人员也没有特殊的要求。

参考文献:

［1］阎石．数字电子技术基础［M］．北京:高等教育出版社，2011．

［2］童诗白．模拟电子技术基础［M］．北京:高等教育出版社，2006．

［3］STM32F107VCT6数据手册和用户指南［Z］．

［4］黄智伟．全国大学生电子设计竞赛［M］．北京:北京航空航天大学出版社，2011．

作者：叶文昊；王伟业；毕武；张微；陈宝 单位：天津工业大学电子与信息工程学院