[发明专利]微波谐振腔检测防护层下金属结构腐蚀的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料腐蚀检测技术领域，具体涉及一种微波谐振腔检测防护层下金属结构腐蚀的装置及方法。

背景技术

镁合金、铝合金和钢制件等材料具有较高比强度，良好塑性和易于成形等优点，作为重要的结构材料广泛应用于飞行器各部位及其它装备；但是，这些材料在服役过程中易于遭受环境介质的化学或物理作用而引起逐渐变质或破坏，在结构件表面产生腐蚀如点蚀、晶间腐蚀和剥蚀和应力腐蚀等。当一些关键承力构件(如外翼前梁、下壁板、小冀大梁等)腐蚀状态较严重时，将影响结构件的强度，从而缩短飞机结构件的使用寿命，甚至危及飞行安全。由于各类飞行器普遍存在腐蚀问题，如何在腐蚀早期发现腐蚀区域并在原位及时修复，以防止腐蚀进一步发展是飞机维护及修理工作中亟待解决的问题。因此，有必要在对结构件的腐蚀程度进行快速无损评估以便采取相应的维护措施。

目前，对金属结构件腐蚀程度的评估是基于腐蚀形貌检测，并按照一定的标准来评定腐蚀等级、腐蚀损伤程度以及由剩余强度/剩余寿命规定的允许损伤值。目视法是常用的直观检测方法，但其评估结果不能确切反映金属的腐蚀损伤程度且是有损的方法。无损检测方法如超声，涡流和热成像等手段又存在操作复杂、易破坏涂层结构、或分辨率低等缺点，鉴于目前检测防护层下金属结构隐藏腐蚀的无损检测方法尚不完善，本发明提出一种利用波谐振腔微扰法快速无损检测防护层下金属结构腐蚀的方法，该方法具有先进性和重要工程应用价值。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种微波谐振腔检测防护层下金属结构腐蚀的装置及方法，该装置及方法对环境及人体无污染,安全性较高，且具有快速、连续,不与被测物接触,分辨力高,安全简便的优点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种微波谐振腔检测防护层下金属结构腐蚀的装置，包括自动网络分析仪1，和自动网络分析仪1相连接的频率扫描源2，和频率扫描源2依次相连接的隔离器3以及调配器4，调配器4通过同轴电缆5和置于谐振腔体6内的第一耦合探针7-1相连接，置于谐振腔体6内的第二耦合探针7-2通过同轴电缆5依次和衰减器12、调配器4、隔离器3、信号微处理器电路13以及自动网络分析仪1相连接，多个腐蚀程度指示灯14也和自动网络分析仪1相连接，谐振腔体6下端开有谐振腔体开口8，其中：自动网络分析仪1控制频率扫描源2、隔离器3、调配器4和谐振腔体6构成有源微波谐振腔；第二耦合探针7-2、衰减器12、调配器4、隔离器3、信号微处理器电路13和腐蚀程度指示灯14构成微波信号处理系统。

所述多个腐蚀程度指示灯14为五盏。

所述腐蚀程度指示灯14为LED指示灯。

一种微波谐振腔检测防护层下金属结构腐蚀的方法，包括如下步骤：

步骤1：按照美国材料和检验协会颁布的标准ASTM G34或中国航标HB5455对特定检测对象在腐蚀环境一下制作不同腐蚀等级的试样；

步骤2：利用所述装置对不同腐蚀等级的试样测量微波谐振腔频率偏移量Δf和半功率带宽变化量Δω；具体测量方法为：将所述装置置于被检测对象表面，由有源微波谐振腔控制发射3～50GHz频率微波信号11通过谐振腔体开口8进入防护层并在被测金属表面产生全发射，并通过第二耦合探针7拾取回波信号，该回波信号经由信号微处理器电路13测量得到即时谐振腔频率偏移量Δf和半功率带宽变化量Δω值，并计算P=Δω/Δf的比值结果，利用P来判断腐蚀程度，简称腐蚀程度P等级；

步骤3：重复步骤1和2，建立特定检测对象在腐蚀环境二下的不同腐蚀等级的即时谐振腔频率偏移量Δf和半功率带宽变化量Δω值，并计算P=Δω/Δf的比值结果，即腐蚀程度P等级；

步骤4：重复步骤1-3数次，建立特定检测对象在不同腐蚀环境下的不同腐蚀等级的即时谐振腔频率偏移量Δf和半功率带宽变化量Δω值，并计算P=Δω/Δf的比值结果，即腐蚀程度P等级；

步骤5：把步骤4检测的腐蚀程度P等级转化为相应的腐蚀程度指示灯显示。