Page 97 - 无损检测2022年第十一期
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朱相丽, 等:

   超声无损检/监测技术军事应用领域的发展动向与展望

   发动机外壳的金属壁完成传感器数据传输, 其中, 压                         量), 但这种方法既费时又费力, 急需一种适用于密
   电传感器和致动器、 低功耗电子器件和超级电容器                           封通道的快速检测技术。 2018 年美国空军资助国
   拥有超过10a的使用寿命。因此, PHEM 系统能够                        际电子机械公司研发密闭通道区域的腐蚀无损评估

   为军用飞机上的推进剂驱动装置提供长期可靠的监                            技术。国际电子机械公司提出了一种快速腐蚀检测
   控。该项目的第一阶段通过设计和制造实验室规模                            器( RCI ), 该检测器使用电磁超声传感器, 内置机器
   的原型, 展示 PHEM 系统的可行性, 并展示其探测                       视觉摄像系统, 可自动分类腐蚀类型, 绘制腐蚀位置
   密封金属壳内推进剂颗粒裂纹和传输数据的能力;                            和壁厚图, 同时不需要应用耦合剂, 也可快速覆盖大
   项目的第二阶段, 通过改进和优化 PHEM 系统, 开                       面积壁面, 并允许用户单手高速扫描壁面。
   发全功能的原型, 并证明其符合海军要求。                                   用于乏燃料存储的焊接不锈钢干式储罐出现应
       SAW 传感器系统可测量温度、 应变、 氢气以及                      力腐蚀 裂 纹 时, 极 易 造 成 严 重 的 环 境 危 害。 2019
   磁场的变化, 小尺寸的优点使其可插入各种应用系                           年, 美国能源部资助INNESPEC 技术公司开发用于
   统。 2019~2021 年, NASA 持续资助美国佩加森公                   材料结构健康实时监测的 EMAT 连续监测系统。

   司研究一套完全可操作的 4.3GHz无源传感器系                          该研究设计了首个冷喷雾 EMAT 磁致伸缩传感器
   统, 该系统满足航天航空无线电子内部通信要求, 研                         原型, 用于现场监测干储罐的腐蚀和裂纹扩展, 同时
   究人员重点开发以下关键技术组件: 声表面波无源                           将破坏和人为干预降至最低。该项目第一阶段评估
   温度和应变传感器件、 新的传感器天线和芯片级传                           具有不同粉末压力推进剂配置的便携式低压冷喷涂
   感器天线集成、 提供自适应射场收发器的软件定义                           仪器的性能, 以及使用手动喷枪在平坦、 圆形或具有
   无线电( SDR )、 SDR 控制软件和提取关键传感器信                     复杂几何形状的部件上产生均匀贴片的可行性, 并
   息的后处理软件。初步的研究结果表明, 所有关键                           测试 在 所 述 情 况 下 使 用 EMAT 产 生 超 声 波 的 效

   技术组件都可在 4.3GHz和 200 MHz带宽下构建                      果, 最终确定手动磁致伸缩贴片是否适合应用于干

   和实施, 这将是 SAW 传感器及其无线无源系统技                         储罐监测。冷喷涂还允许人们使用导波来检测之前
   术的飞跃。                                             技术无法检测的区域。该项目的成果将大大促进核
   2.2  用于船舶、 管道、 容器、 混凝土等裂痕的现场无                     安全, 防止和减少放射性泄漏及其对环境和人类健
        损超声检测技术                                      康的危害。
      几 十 年 来, 为 了 减 轻 重 量 和 降 低 船 舶 重 心,                 混凝土裂纹及损伤的检测技术也取得重要进
   5xxx系列铝合金一直用作海洋船舶的材料。铝合                           展。 2021 年, 欧 盟 INFRASTAR 计 划 资 助 波 兰

   金的敏化过程会造成晶间腐蚀损伤和应力 腐蚀裂                            NeoStrainS p zoo公司和德国联邦材料研究所, 提出
   痕。美国海军希望能够开发一种快速获取材料状态                            一种利用新型嵌入式超声波传感器进行多结构损伤
   及其敏感性的方法。 2018 年, 美国海军资助美国技                       检测的主动技术。
   术数据分析公司( TDA ) 开发一种紧凑的传感器套                        2.3  用于极端条件下实现物理量测量的超声传感
   件和监控系统, 以检测 5xxx 系列铝合金的 敏化程                            技术
   度, 从而解决批次间的差异问题。 TDA 公司利用监                           飞行器在飞行过程中往往面临着极端环境条件
   测系统预测铝合金在敏化过程中容易出现的晶间腐                            ( 高温、 高旋、 高压等), 在恶劣环境下原位实时获取
   蚀损伤和应力腐蚀裂痕, 减少相同材料之间的脆弱                           系统及环境参数, 对飞行器的设计与防护具有重要
   性差异, 满足美国海军对实时快速获取材料的状态                           意义。
   及其敏感性的需求。在这项研究中, TDA 公司采用                             2020 年 美 国 国 防 部 资 助 Ph y sicalSciences 公

   一种原始方法, 利用两种非破坏性技术( 基于涡流的                         司研究了一种超声波传感器, 研究利用超声脉冲回
   电导率和超声衰减) 分离出两个独立的成分, 即高角                         波技术的非侵入性和远程询问能力, 测量高超音速
   度晶界的微观结构及边界上物质的敏化状态。根据                            飞行器外壳板温度。开发的重点在于陶瓷 / 碳纤维
   这些参数, 使用近期建立的模型来计算引起批次间                           基壳体等最具挑战性的表面材料方面, 该方法可扩
   差异的敏化度。                                           展到其他所有类型的材料, 包括金属和烧蚀材料。
       通常使用手持式超声波仪器对钢制容器、 储罐、                        该项目所开发的传感器能够处理来自不同深度多个
   墙壁和管道进行腐蚀无损监测( 包括钢壁的厚度测                           界面的信号。项目第一阶段将演示高超声速、 超音
                                                                                                9
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