飞机发动机叶片缺陷的差激励涡流传感器检测.pdf

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1、2015年9月北京航空航天大学学报September2015第41卷第9期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．41No．9http：／／bhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0639飞机发动机叶片缺陷的差激励涡流传感器检测于霞1”，张卫民“，邱忠超1，陈国龙1，秦峰1(1．北京理工大学机械与车辆学院。北京100081；2．中国兵器工业导航与控制技术研究所，北京100089)摘要：针

2、对某型号飞机发动机涡轮叶片上预制的微裂纹缺陷进行了检测研究．基于涡流检测技术设计并研制了一种尺寸小、灵敏度高的差激励探头，应用有限元分析软件开展了叶片微裂纹缺陷仿真分析．为了实现叶片的自动高效检测，设计并采用数控多自由度扫查台来控制采集过程。实现了对叶片表面裂纹缺陷的快速扫查检测．采集信号经过信号调理电路，A／D转换后输入计算机，完成信号的保存、处理和输出．通过对比实验结果与仿真结果发现，研制的差激励式涡流传感器可以有效地实现对叶片类零件表面微裂纹位置的判定，对涡轮叶片类零件微缺陷早期诊断评估具有一定的现实和借鉴意义．关键词：发动机叶片；差激励；涡流传

3、感器；裂纹；仿真分析中图分类号：TGll5．8；V263．1文献标识码：A文章编号：1001-5965(2015)09—1582-07涡轮发动机是飞机的核心部件，它依靠叶片完成对气体的压缩和膨胀来产生强大动力，以推动飞机前进．叶片数量众多且属于高速旋转件，所受载荷复杂、使用环境恶劣，是发动机中最重要和关键性零件之一¨⋯．叶片在高温、高压等交变载荷下工作，容易因腐蚀、振动等原因导致疲劳裂纹产生和扩展，从而引发飞行事故．因此，研究叶片裂纹的有效检测方法，早期预报和诊断叶片裂纹缺陷的产生，是十分必要的¨引．涡流检测是一种重要的无损检测方法，其工作原理是根据电

4、磁感应，将涡流传感器的激励线圈置于金属基试件附近，这时试件中会感应出涡流，借助传感器的检测线圈拾取缺陷附近涡流场变化，即可实现缺陷检测．涡流检测简便高效，可实现非接触和自动化检测，其特点是对试件表面或亚表面缺陷敏感，和超声等检测方法有效组合，有望取代目前生产中效率低下、难以实现自动化生产的磁粉、渗透等检测方法，满足叶片零件自动化批量生产的检测需求¨0’”1．关于利用涡流方法进行叶片检测，已开展了很多研究工作．有学者根据大型汽轮机的检测要求，研制了专用涡流检测传感器，取得了较好检测结果¨4。16

5、；利用阵列式涡流传感器，有效检测出高压涡轮叶片上的疲劳裂纹

6、Ⅲ4“；针对叶片检测需求，研制了专用检测传感器¨9

7、，满足了现场检测需求等．涡流传感器从原理上说主要分为两种，即绝对式传感器和差动式传感器心0。．其中差动式传感器利用差动线圈对相同信号进行抵消、差异信号进行叠加的特点，可有效抑制温度、提离效应等共模干扰信号，更适于识别叶片中微小裂纹．本文根据叶片缺陷检测实际需求，设计并研制了一种新收稿日期：2014—10—15；录用日期：2015-01-04；网络出版时间：2015-01—1911：24网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20150119．1124．001

8、．html基金项目：总装预研项目作者简介：于霞(1977一)，女，山东德州人，博士研究生，tieyan2@163．com}通讯作者：张卫民(1964一)，男，吉林长春人，教授，zhangwm@bit．edu．cn，主要研究方向为电磁无损检测技术．；f用格式：于厦，张卫民，邱忠超，等．飞机发动机叶片缺陷的差激励涡流传感器检测口J．北京航空航天大学学报，2015，41f9)：1582-1588．Yux，ZhangwM，Qiuzc，eta1．Differentialexcitationeddyeu／Tcntsensortestingforaircraften

9、ginebladesdefect￡J1．10umalofBeifingUniversityofAeronauticsandAstronautics．2015，41(9)：1582—1588(inChinese)．第9期于霞，等：飞机发动机叶片缺陷的差激励涡流传感器检测1583型小尺寸、差激励式涡流传感器．实验结果表明，这种传感器抑制干扰能力较强、灵敏度高，较适于检测叶片中的微小缺陷．1差动式涡流传感器工作原理差动式涡流传感器可以分为差测量式和差激励式，一般比较常见的是差测量式，如图1(a)所示．它由一个激励线圈和两个测量线圈组成，激励线圈在试件中感生涡

10、流，当试件中没有缺陷时，由于两个测量线圈反向连接，感应电压相互抵消，没有输出；一旦试件中出现缺