飞机轮毂裂纹检测涡流探头的设计与实现.pdf

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1、2013年第32卷第5期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)131飞机轮毂裂纹检测涡流探头的设计与实现张玉华，吕登龙，孙慧贤(军械工程学院电气工程系。河北石家庄050003)摘要：为了实现对飞机轮毂根部疲劳裂纹的无损检测，设计了一种放置式线圈探头，该探头由1个检测线圈和1个参考线圈组成，利用电桥电路实现对微弱裂纹信号的差动放大检出。信号调理电路采用正交锁相放大对输出进行正交分解，得到包含信号幅值和相位信息的两路直流分量作为裂纹检测的特征量。根据数值仿真得出的结论指导实际探头的设计，对轮毂试件的检测结果表明：该探头能

2、够很好地实现轮毅根部具有一定曲度的表面上小裂纹的检测，且灵敏度高。关键词：轮毂；裂纹；涡流探头；电桥；正交锁相放大中图分类号：TM154．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2o13)05-9131-04一Des‘

3、~nandilmplementationofeddy-currentprobe[oraircraftwheelhubcracksdetectionZHANGYu—hua，L0Deng-long，SUNHui—xian(DepartmentofElectricalEngineering，OrdnanceEngineeringCoHege，Shiji

4、azhuang050003，China)Abstract：Inordertorealizenondestructivecrackstestingofaircraftwheelhub，aneddy-currentprobeisdesignedwhichisplacedonthewheelhubsurfaceplate．Theprobeconsistsofadetectingcoilandareferencecoil．Thefaintcracksignalsarepickedupbytheelectricbridge．Theorthogonalphase—lockampl

5、ificationisadoptedtoobtaintheorthogonaldecompositionsignals．Two·pathDCcomponent，whichcontainamplitudeandphaseinformationareutilizedtoinspectthecracks．Accordingtotheconclusionobtainedfromnumericalsimulationandguidedesignofpraticalprobe，andthetestresultsfortheaircraftwheelhubshowthatthepr

6、oposedprobecanbeusedfordetectingaperture’Scrackaccuratelyandithashighsensitivity．Keywords：wheelhub；crack；eddy—currentprobe；electricbridge；orthogonalphase-lockamplification0引言式线圈探头，该探头由1个检测线圈和1个参考检测组成，由于飞机起落架长期工作在高强度、高负荷和高温的并采用电桥电路对2个线圈的感应电压进行差分输出，这工作环境下，其主机轮毂R处、毂部转接R处及固定轮缘种结构和检测方式非常有利于提

7、高检测灵敏度，且对任何根部R处属于应力高度集中的部位，其表面极易产生疲劳走向的裂纹的灵敏度均相同。本文采用数值计算的方法分裂纹，从而对飞机的安全飞行构成严重威胁。因此，如何实析了线圈尺寸、激励频率等因素对灵敏度的影响，并以此为现对飞机轮毂裂纹的无损探伤就变得至关重要。指导，利用研制的涡流探头进行了实验检测，验证了探头设涡流检测技术作为五大常规无损检测技术之一，因其计的合理性和检测的可行性。检测的无接触性、不需要耦合剂、检测速度快及灵敏度高等1涡流检测原理与传感器优点被广泛地用于飞机的日常维护和可靠性评估J。在涡流检测是电磁感应原理的一项重要应用，其检测原涡流检测的实际

8、应用中，探头的形式和结构多种多样j，理为：当载有交变电流的监测线圈靠近导电试件时，由于激但轮毂上被测部位一般存在一定的曲度，使用通用探头会励线圈磁场的作用，试件中会产生涡流，而涡流的大小、相因为被测面和探头底部吻合不好导致探头摇晃，造成灵敏位及流动形式受到试件导电性能的影响，同时产生的涡流度和信噪比降低。因此，必须根据轮毂检测的实际需求进也会形成一个磁场，这个磁场反过来又会使检测线圈的感行设计。应电压或阻抗发生变化，因此，通过测定检测线圈感应电压本文根据轮毂的几何特征和损伤模式设计了一种放置或阻抗变化，就可以判断出被测试件的属性和有无缺陷等收稿日期：