内窥涡流集成化无损检测系统研究与实现

论文摘要

航空发动机是战机的“心脏”,其性能严重影响和制约着飞行安全和作战效能。对航空发动机的无损检测,现有手段由于缺乏集成性和综合性,导致检测机动性差,工作效率低,同时也影响了检测结果的完备性、准确性和可靠性。本文在深入研究嵌入式技术的基础上,设计了内窥涡流集成化无损检测系统。所谓集成有两层含义。一是物理层次集成:涡流为主,侧重缺陷定性测量;内窥为辅,提供导向和表面观测。二是信息层次集成:将内窥和涡流两种检测方式获取的信息进行决策级数据融合处理。从而实现双方的优势互补,达到最佳的检测效果。本文主要工作如下:1、选择针对图像处理的ARM9微处理器,设计了电子内窥镜检测系统。硬件上突出体积小、便携带及支持视频处理等特点,软件上突出实时性的特点。完成了Windows CE5.0平台下的CMOS图像传感器驱动设计和应用程序开发。2、针对发动机特点,设计了涡流检测系统。包括专用涡流传感器、涡流激励信号源、检测信号调理三部分。试验结果表明:该系统具有高灵敏度、可靠性和稳定性好等特点,满足了航空发动机现场原位检测的要求。3、基于电子内窥镜系统和涡流检测系统,设计了内窥涡流集成化无损检测系统。试验结果表明:该系统能很好地满足外场原位探伤检查战机发动机的需求。4、在深入研究数据融合技术的基础上,选择D-S证据理论的决策级数据融合算法。将内窥和涡流两种检测方式获得的信息进行数据融合处理,提高了缺陷的检出概率。本项目经鉴定委员会鉴定,一致认为本系统具有综合性强、技术先进、检测速度快、准确性高、携带方便等特点,性能达到了项目预期指标要求,系统整体技术处于国内领先水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和来源及研制意义
• 1.2 发动机内部常见损伤
• 1.3 常规无损检测技术（NDT）简介
• 1.3.1 内窥检测
• 1.3.2 涡流检测
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 内窥检测技术的国内外研究现状
• 1.4.2 涡流检测技术的国内外研究现状
• 1.4.3 多种无损检测技术集成的发展现状
• 1.4.4 数据融合在多种无损检测技术中的研究现状
• 1.5 本文的主要内容及章节安排
• 1.5.1 本文的主要内容
• 1.5.2 本文的章节安排
• 第二章 内窥涡流集成化无损检测系统方案设计
• 2.1 系统整体结构方案介绍
• 2.2 系统设计需求分析
• 2.2.1 硬件需求分析
• 2.2.2 系统设计软件需求分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 内窥涡流集成化无损检测系统硬件设计
• 3.1 基于ARM9 的电子内窥镜系统设计
• 3.1.1 功能框图
• 3.1.2 器件介绍
• 3.1.3 光学镜头设计
• 3.1.4 照明系统设计
• 3.1.5 图像处理/显示系统
• 3.2 涡流检测系统设计与实现
• 3.2.1 涡流传感器设计
• 3.2.2 实验验证
• 3.2.3 涡流激励信号源设计
• 3.2.4 涡流检测信号调理
• 3.3 内窥涡流集成化传感器设计
• 3.4 内窥涡流集成化无损检测系统实现
• 3.5 本章小结
• 第四章 内窥涡流集成化无损检测系统软件设计
• 4.1 嵌入式操作系统定制
• 4.2 硬件驱动设计
• 4.2.1 接口的初始化模块
• 4.2.2 设备控制模块
• 4.2.3 接收输出数据模块
• 4.3 应用程序
• 4.3.1 用户管理模块
• 4.3.2 系统管理模块
• 4.3.3 系统运行模块
• 4.3.4 结果处理模块
• 4.4 本章小结
• 第五章 数据融合技术在内窥涡流集成化检测中的应用研究
• 5.1 数据融合技术简介
• 5.1.1 基本概念及融合原理
• 5.1.2 数据融合的级别
• 5.2 基于D-S 证据理论的决策级数据融合算法
• 5.2.1 D-S 证据理论
• 5.2.2 Dempster 合成法则
• 5.2.3 基于D-S 证据理论的数据融合
• 5.3 内窥涡流集成化检测数据融合处理
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果