平面式电容传感器阵列激励模式研究.pdf

《平面式电容传感器阵列激励模式研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年第31卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)71平面式电容传感器阵列激励模式研究王挺，范文茹，郝魁红，王化祥(1．中国民航大学航空自动化学院，天津300300；2．天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)摘要：由于非金属复合材料及其内部不同损伤具有不同介电特性，采用平面式电容传感器阵列可实现无损可视化检测。针对平面式阵列电极结构，研究不同激励模式对复合材料内部缺陷检测效果影响。提出单激励、双激励和奇偶激励3种激励模式，对比分析各种激励模式下传感器信号强度、探测深度等性能差异。结果表明：奇偶激励模式

2、在信号测量和成像质量方面都优于前2种模式。同时也验证了基于电容敏感机理的平面电容传感器阵列对复合材料内部缺陷检测的可行性和有效性。关键词：电容层析成像；平面式电容传感器阵列；激励测量模式；无损检测；边缘效应中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)09-0071-04R1—esearC1n0nexc‘it·at·i‘0nm0d1eSI“-orolianarCaDac-it·i‘ve=l：sensorarrayWANGTing，FANWen一1％1，HAOKui．hong，WANGHua．xiang(1．SchoolofAeronauti

3、calAutomation，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China；2．SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Becauseofthedifferentdielectricpropertiesofthenonmetalcompositematerialanditsinternaldamages，aplanarcapacitivesensorarraycanbeusedtoa

4、chievevisualnon—destructivetesting．Theinfluenceofdifferentexcitationmodesontestingeffectoftheinternaldefectsofthecomposite，aimingattheplanararrayelectrodestructureisstudied．Threekindsofexcitationmode，single，dualandparityexcitationareproposed．Andtheirperformancedifferencessuchassignalstreng

5、thanddetectingdepthareanalyzed．Comparedwithsingleanddualexcitation，theresultsshowthatsignalmeasurementandimagingqualityoftheparityexcitationarebetterthantheothers．Thefeasibilityandeffectivenessofplanarcapacitivesensorarraybasedoncapacitancesensitiveprincipleforinternaldefectdetectionofcomp

6、ositematerialarealsoverified．Keywords：electricalcapacitancetomography；planarcapacitivesensoraray；excitation—measurementmodes；non—destructivetesting；edgeeffect0引言有的污染环境；有的对人体有害；有的信噪比低、不易分辨；由于复合材料具有比强度高、比刚度大、材料力学可设有的设备安装复杂、成本高、效率低；有的对检测条件有严计性强，及耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等优良的性能，被广泛应格要求、受环境限制。因此，对飞机复合材料无损检测新

7、方用于航空航天领域。波音787飞机的机身蒙皮、框、长桁、法受到广泛关注。地板梁、龙骨梁、机翼前后、机翼蒙皮及翼肋等主要结构件电容层析成像(electricalcapacitancetomography，ECT)全部采用非金属复合材料，占结构总量的5O％左右J。这是近年来快速发展的一种无损检测技术。它根据不同介质些复合材料构件若出现脱胶、腐蚀、撞击、撕裂等损伤时，将具有不同介电常数的物理性质，运用传感器阵列形成旋转严重危及飞机的飞行安全。目前，常用的复合材料无损的空间敏感场，对被测对象扫描激励测量，获得被测物场的检测