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随着我国航空工业领域的不断发展,对飞机和发动机的性能及安全性和可靠性的要求不断提高,随着各种新型的制造技术及大量新型复合材料不断投入应用,制件工艺产生缺陷的概率也越来越大。复合材料的使用给飞机和发动机带来减重、提高性能等优势的同时,如何保障这些复合材料制件的质量,确保飞行安全,对无损检测领域是一个严峻的挑战。 电容层析成像技术是上世纪八十年代发展至今的新型无损检测技术,该技术在多相流介质检测成像方面具有实时性强,分辨率高等方面的优点。由于不同的非金属复合材料在发生结构或疲劳损伤时,其本身的介电特性也会随之发生相应的变化,因此基于电容敏感机理的ECT技术在复合材料缺陷检测方面值得关注与研究。 首先,在分析现有的复合材料缺陷检测技术的基础上,研究了平面多电极阵列的检测原理,给出其应用于复合材料缺陷检测的理论依据,分析并求解ECT技术的正、逆问题,指出技术存在的难点。 其次,搭建了一套基于STM32F103“增强型”系列的平面16电极阵列ECT系统,系统主要包括电极阵列传感器单元、数据采集与处理单元以及上位机图像重建单元。利用Matlab中GUI工具设计了一套可视化成像界面,给出了迭代类与非迭代类算法的具体推导过程,分析对比了四种仿真流型针对迭代类与非迭代类算法的重建图像,并选取图像质量评价标准对图像重建结果进行分析。 最后,对搭建的平面ECT系统检测平台进行模拟检测实验,对碳纤维复合材料胶层缺陷的位置、大小进行检测,实验结果能够重现被测物场中缺陷的位置与大致形状;定性分析了胶层缺陷的电容差值曲线,根据电容差值曲线可以准确地判断出缺陷的位置信息;研究了系统的检测深度,结果表明系统能够针对8mm厚度的绝缘胶皮进行可视化检测,系统随着检测深度的增加重建图像效果减弱;分析对比了非迭代类算法与迭代类算法针对不同复杂缺陷的图像重建效果,给出了算法具体的应用条件与场合。