用于非破坏性测试飞机复合材料皮肤损伤的元材料传感器的设计
Zhaoxuan Zhu1, Rongqing Kang1, Kaiyu Qin1
1School of Aeronautics and Astronautics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China.
Micromachines
|March 27, 2025
概括
这项研究引入了一种新型的超材料传感器,用于检测飞机复合材料皮肤的损伤. 传感器有效地识别缺陷,这对于飞机安全和维护至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电磁学 电磁学 电磁学 电磁学
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 飞机复合皮肤的完整性对安全至关重要.
- 非破坏性检测 (NDD) 方法对于识别损坏至关重要.
- 现有的NDD技术在灵敏度和深度透方面可能存在局限性.
研究的目的:
- 提出一种超材料传感器,用于非破坏性检测飞机复合材料皮肤损伤.
- 为飞机复合皮肤建立一个电磁NDD模型.
- 设计和验证用于检测地下缺陷的超材料传感器.
主要方法:
- 使用扰动理论开发了一种电磁NDD模型.
- 基于等离子子理论设计了一个嵌套的多层互补分裂共振环 (CSRR) 超材料传感器.
- 使用高频结构模拟器 (HFSS) 进行电磁模拟.
- 进行物理测试以验证传感器性能.
主要成果:
- 超材料传感器模型有效检测直径为2毫米及以上的缺陷.
- 传感器可以识别埋藏深度在3mm内的缺陷.
- 物理测试证实了在飞机复合皮肤中检测到直径为10毫米的缺陷.
结论:
- 拟议的超材料传感器为飞机复合皮肤的NDD提供了一个有希望的解决方案.
- 该CSRR元材料传感器在检测小和浅缺陷方面表现出高灵敏度.
- 这项技术可以提高飞机的安全性并降低维护成本.


