[发明专利]用于电导率评估的磁耦合

说明书

本申请涉及用于电导率评估的磁耦合，本申请公开一种方法，该方法包括建立在发射线圈和接收线圈之间的被测的复合材料结构(SUT)。发射线圈由在多个频率上的RF信号来驱动，从而使发射线圈产生磁场，该磁场通过穿过SUT磁耦合在接收线圈中感应电压。接收线圈上的电压被测量，并且根据该电压产生由发射线圈和接收线圈之间的SUT引起的RF信号的衰减的测量值。而且SUT的有效导电率根据衰减的测量值被计算。

技术领域

本发明总体涉及无损检测(NDT)，并且具体涉及具有复合材料的面板或部件的NDT，该复合材料具有导电元素，诸如碳纤维增强塑料(CFRP)、硼纤维复合材料、介电复合改性导电成分或具有至少一个导电层的混合物。

背景技术

传统的铝飞行器结构通常具有固有的防雷保护。铝蒙皮结构具有均匀性和可预测性，包括电性能。电导率影响电磁效应(EME)，例如，闪电、屏蔽、沉积静电和静电性能。铝的高导电性提供了固有屏蔽。因此，电流被引导在外部结构上，而不是在内部结构和系统上，减少额外的保护功能的需求，诸如电缆屏蔽或燃料罐密封，以控制火花。对由雷电所致的蒙皮击穿的防护可以通过调整铝蒙皮厚度来提供。在传统的飞行器结构区域，其中蒙皮是非导电的，例如，天线罩、气动整流罩、金属母线可用于外部表面，以直接将雷击电流引到铝结构。防雷的展开的金属箔、金属丝编织网和互交金属线形式往往共同固化成复合保护层，以防止雷电击穿部件和/或提供电磁屏蔽。

提供针对导电复合材料结构(诸如碳纤维增强塑料(CFRP))的防雷保护比针对典型的铝结构的更为困难和复杂。导电复合材料是非均匀的，电导率比铝小很多。导电复合材料结构诸如CFRP板的电导率可因此是重要的参数，以确定在雷击期间的复合材料的性能。在另一环境中，电导率可以是在涉及这些结构的感应加热过程中获知的重要的参数。电导率和厚度也决定屏蔽特性。不同的频率对应于不同类型的屏蔽。

对于多层复合材料结构，了解结构在层(ply)、横向于层以及层间的方向的电导率可是期望的。层间电导率可尤其重要，因为它可以根据边缘发光和紧固件的火花驱动雷电性能。对于感应加热，层间电导率的知识可表明局部热点。

目前存在用于测量复合材料结构的层间电导率的技术。在一种技术中，层间电导率可以用样本结构的多个样品上的电流脉冲测量值来测量。这种技术要求与样本的直接电接触，并且准备样品可是耗时的。此外，测试本身需要显著的时间量。不同的样本结构往往产生不同的层间电导率，而不知道这是否是由于测试样本的变化或测试本身的变化。目前的技术要求加工、打磨、电镀样本结构为小的紧公差样本；并且在结构被测试之后，它们不能被再次使用。表征新型复合材料结构的层间电导率是一个漫长而费力的过程。测量值需要针对接触电阻进行校正。

还没有可靠的方法用于在经受环境调节时监控某些类型的样本的腐蚀降解。现有技术需要用探头(probe)接触它们，通常是在通过复合材料上的树脂层的打磨后。这可比如果将样本全部完好无损地留在贯穿整个调整中导致更多的降解。这对于需要以规则的间隔检查样本的盐雾尤其有问题的，因为打磨创建可加速腐蚀的水通道。探头的共固化(co-curing)或安装特殊特性用于接触，而不是砂纸打磨(sanding)来改变测试物品。

因此，具有考虑以上所讨论的问题中的至少一些依据其他可能问题的系统和方法可以是期望的。

发明内容

本公开的示例实施方式通常涉及用于对具有形成结构的至少一个导电层或特征的复合材料结构的无损检验(NDT)的系统和方法，该结构的电导率可以是各向异性的。碳纤维增强塑料(CFRP)板是合适的结构的一个示例，尽管还有其他的。该系统和方法避免破坏或另外修改结构。并且此外，该系统和方法可以允许在服务中评估以维护和修理可足够进入的部件或其它结构。