基于ECT的飞机复合材料检测方法研究.pdf

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1、2014正2014仪表技术与传感器第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7基于ECT的飞机复合材料检测方法研究马敏，吴海超(中国民航大学航空自动化学院，天津300300)摘要：飞机复合材料制件在使用过程中容易产生疲劳损伤和环境损伤。因此，需要对复合材料进行无损在线监测研究。文中设计基于XilinxSpartan一6系列FPGA芯片的ECT检测系统。应用状态机实现了对模拟开关、多路选通、程控放大以及通信的控制。同时，应用DDR2存储技术和PCI总线技术，显著提高了数据传输

2、的速度。针对平面电板传感器信号强弱无法预测的特性，设计了一种自适应的解决方案。实验结果表明：该系统工作稳定，可靠性好，能满足实际测量需要。关键词：ECT；复合材料；状态机；DDR2；PCI；自适应中图分类号：B96文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)07—0100一o3ResearchonDetectionMethodforAerialCompositeMaterialsBasedonTCTMAMin．WUHal—chao(CivilAviationUniversityofChin

3、a，Tianjin300300，China)Abstract：Aerialcompositematerialsarepronetofatiguedamageandenvironmentaldamageduringuse．Therefore，non—de—structiveonlinemonitoringisdesiredforstudyingcompositematerials．Thispaperdesignedanelectricalcapacitancetomography(ECT)detect

4、ionsystembasedonaXilinxSpartan一6FPGAchip．Thecontroloftheanalogswitches，muxes，programmableampli—ficationandcommunicationWasrealizedbyapplyingthestatemachine．Meanwhile，DDR2memoryandPCIbustechnologywereutilized，itobviouslyimprovedthedatatransmissionrate．C

5、onsideringthatthesignalstrengthoftheplanarelectrodesensorisun-predictable，anadaptivemethodWasdeveloped．Experimentalresultsverifythestabilityandreliablitiyofthesystem，anditscapa-bilityofmeetingneedsinpracticalmeasurements．Keywords：ECT；compositematerials

6、；statemachines；DDR2；PCI；adaptive随着艄航六空桔技⋯术和材⋯料科学的发台展屠，各类新型、先进的傅复△合lI。囡L!囤U材料在民用飞机中得到越来越广泛的应用，使得飞机重量明显图1ECT系统结构图降低，提高了飞机性能。例如，波音777的垂尾、平尾、后气密1系统总体方案框和客舱地板梁等均使用了复合材料，占结构总质量的基于ECT的飞机复合材料检测系统总体设计框图如图211％。在役复合材料制件在使用过程中容易产生疲劳损所示。伤和环境损伤，因此，有必要对飞机复合材料进行损伤、缺陷检

7、测，保证飞行安全。由于非金属复合材料本身具有电学特性，发生疲劳或环境损伤时，其电特性也发生相应变化。因此，可利用基于电容敏感机理的电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography，ECT)技术实现在线监测-4]。ECT通过测量物场边界电容值反推物场内部物质分布情图2ECT系统总体设计框图况，是一种无辐射、可视化、实时性高(可达1500幅／s)、可靠性该系统采用Spartan一6系列XC6SLX16—2CSG324FPGA强的无损检测技术，目前多用于气／固、油／气等两相流体

8、的检芯片作为核心处理器。用于控制12bit高速模数转换器测，如密相煤粉灰气力输送过程检测等。该类应用多选用环AD9224直接对C／V转换电路输出(t)进行采样，并将A／D形电极阵列。而复合材料的检测主要以平面电极为主，为此，转换后的信号存储到DDR2中。同时实现存储数据的滤波文中设计了基于平面电极传感器的数据采集系统。与相敏解调，以DMA的方式将处理后的数据通过PCI总线传如图1所示，该ECT系统主要由三部分组成：平面阵列电送给上位机以完成图像重建。。容传感器、数据采