基于柔性涡流阵列传感器的金属结构裂纹监测原理与技术

第一篇 金属结构裂纹监测技术概述

第 1 章 结构健康监测技术概况

1.1 结构健康监测的研究背景

1.2 结构健康监测的功能

1.2.1 结构健康监测的输入层

1.2.2 结构健康监测的输出层

1.3 结构健康监测的分类

1.3.1 定期结构健康监测

1.3.2 实时结构健康监测

1.4 结构健康监测的主要内容

1.5 结构健康监测的系统框架

第 2 章 金属结构裂纹监测技术概况

2.1 金属结构裂纹监测技术的背景概述

2.2 金属结构裂纹监测的概念内涵

2.3 金属结构裂纹监测技术的研究意义

2.4 金属结构裂纹监测技术的研究现状与发展趋势

2.4.1 金属结构裂纹监测技术的研究现状

2.4.2 各类金属结构裂纹监测技术的对比分析

2.4.3 金属结构裂纹监测技术的发展趋势

第二篇 基于柔性涡流阵列传感器的金属结构裂纹监测原理

第 3 章 电磁涡流检测的基本原理

3.1 电磁涡流检测技术的基本原理

3.2 电磁涡流检测技术的发展

3.2.1 远场电磁涡流检测技术

3.2.2 多频电磁涡流检测技术

3.2.3 脉冲电磁涡流检测技术

3.2.4 磁光涡流检测技术

3.2.5 涡流阵列检测技术

3.3 柔性涡流阵列传感器的基本监测原理

第 4 章 柔性涡流阵列传感器半解析正向模型

4.1 柔性涡流阵列传感器的半解析正向等效模型建立

4.2 柔性涡流阵列传感器在线监测基本物理模型

4.3 加权残值法

4.4 传感器半解析正向模型的建模路线

4.5 传感器半解析正向模型的建模过程

4.5.1 时谐场位函数方程的建立及通解分析

4.5.2 柱坐标系下时谐空间场量的贝塞尔级数解表达式

4.5.3 线圈界面处线电流密度的贝塞尔级数系数表达式

4.5.4 线圈界面处磁矢和线电流密度的贝塞尔级数系数关系式

4.5.5 子域残值线性方程组的建立

4.5.6 传感器多通道跨阻求解

4.6 传感器半解析正向等效模型实验验证

第 5 章 柔性涡流阵列传感器参数对裂纹监测灵敏度的影响

5.1 传感器跨阻抗响应特性分析

5.1.1 跨阻抗双参数网格平面图

5.1.2 线圈电流与结构涡流场分布

5.2 激励参数对传感器监测灵敏度的影响规律研究

5.3 结构参数对传感器监测灵敏度的影响规律研究

5.3.1 导线厚度

5.3.2 基材厚度

5.3.3 传感器中心孔半径

5.3.4 感应线圈与激励线圈水平间距

5.3.5 激励线圈与感应线圈宽度比值

第 6 章 柔性涡流传感器裂纹扰动半解析模型

6.1 柔性涡流传感器裂纹扰动半解析模型构建

6.2 柔性涡流传感器裂纹扰动半解析模型的建模路线

6.2.1 裂纹和结构表面三维网格划分

6.2.2 自由电荷密度分布

6.2.3 扰动电压

6.2.4 模型推广

6.3 半解析扰动模型实验验证

6.4 扰动模型应用

6.4.1 裂纹对传感器扰动电压信号的影响

6.4.2 传感器优化设计

第三篇 基于环状涡流阵列传感器的金属结构裂纹监测技术

第 7 章 金属结构裂纹监测系统研制与试验验证

7.1 多通道结构裂纹在线监测系统

7.1.1 系统硬件框架

7.1.2 系统软件框架

7.1.3 谐波信号幅值和相位提取的多重相关法

7.1.4 基于监测数据流裂纹特征模式在线提取的损伤识别算法

7.2 柔性涡流阵列传感器制备

7.3 裂纹监测系统在典型金属结构件疲劳裂纹监测中的应用验证

7.3.1 疲劳试验相关概念

7.3.2 传感器在线监测功能验证试验

7.3.3 中心孔板试件疲劳损伤监测试验

7.3.4 典型连接试件疲劳损伤监测试验

7.3.5 阳极氧化试件疲劳损伤监测试验

第 8 章 环状涡流阵列传感器的优化设计

8.1 环状涡流阵列传感器的裂纹监测机理分析

8.1.1 含裂纹结构的三维有限元模型

8.1.2 裂纹对传感器跨阻抗输出的影响机理研究

8.1.3 被测材料电磁特性参数与提离距离对传感器跨阻抗的影响研究

8.2 环状涡流阵列传感器裂纹监测灵敏度优化

8.2.1 激励反向传感器的裂纹监测灵敏度分析

8.2.2 分时激励传感器的裂纹监测灵敏度优化

8.3 传感器裂纹监测灵敏度的试验验证

第 9 章 基于传感器跨阻抗特性的被测材料电导率逆向求解

9.1 基于正向等效模型的传感器跨阻抗特性分析

9.1.1 非铁磁性材料的传感器跨阻抗特性分析

9.1.2 铁磁性材料的传感器跨阻抗特性分析

9.2 传感器跨阻抗测量结果的修正方法

9.2.1 传感器跨阻抗修正模型的建立

9.2.2 传感器跨阻抗修正方法的试验验证

9.3 被测材料电导率的逆向求解算法

9.3.1 目标点的定位算法

9.3.2 电导率与提离距离的插值求解

9.3.3 电导率和提离距离逆向求解的应用

第 10 章 典型服役环境干扰下传感器输出特性表征

10.1 具有校准通道的环状涡流阵列传感器

10.2 结构应力变化对传感器输出特性的影响

10.2.1 结构应力变化对非铁磁性材料裂纹监测的影响

10.2.2 结构应力变化对铁磁性材料裂纹监测特性的影响

10.3 环境温度变化对传感器裂纹监测特性的影响

10.3.1 环境温度变化对传感器信号的影响研究

10.3.2 环境温度影响抑制方法在结构裂纹在线监测中的有效性研究

10.4 电磁辐射干扰对传感器特征信号的影响

第 11 章 典型服役环境下柔性涡流阵列传感器耐久集成征

11.1 柔性涡流阵列传感器的集成方法

11.2 典型服役环境下传感器集成后的耐久性试验

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