【摘 要】
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四电极法电阻抗无损检测技术具有精度高、响应快、易于操作等特点,可以对特定复合材料区域进行快速检测,获取阻抗信息,判断损伤的存在,对提高飞机适航性具有重大意义。但是不同的电极结构参数,对于损伤的识别效果不同,电极结构选取不当甚至会导致复合材料中的结构损伤无法识别。本文基于四电法电阻抗复合材料无损检测技术进行深入研究,分析了影响传感器性能的结构参数,并结合性能指标进行结构优化,并且搭建检测系统验证传感
【基金项目】
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国家自然科学基金（61871379）,基于电阻抗成像的CFRP层压板结构健康检测方法；
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四电极法电阻抗无损检测技术具有精度高、响应快、易于操作等特点,可以对特定复合材料区域进行快速检测,获取阻抗信息,判断损伤的存在,对提高飞机适航性具有重大意义。但是不同的电极结构参数,对于损伤的识别效果不同,电极结构选取不当甚至会导致复合材料中的结构损伤无法识别。本文基于四电法电阻抗复合材料无损检测技术进行深入研究,分析了影响传感器性能的结构参数,并结合性能指标进行结构优化,并且搭建检测系统验证传感器检测损伤的可行性。本文的研究内容如下:（1）首先分析四电极法电阻抗检测原理,确定了四电极的性能评价指标和结构优化参数,构建响应面（RSM）数学模型,获取灵敏度、测量范围、图像相关系数性能指标响应面拟合函数,并通过复相关系数、显著性值对拟合函数精度进行检验。（2）对四电极传感器结构参数进行基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法对传感器的多个性能指标进行优化得到Pareto前沿面中的最优解,并与传统单目标粒子群优化算法进行对比,并对三种不同损伤进行分析,结果表明NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法可以同时获得较好的灵敏度、相关系数和测量范围。（3）通过Comsol有限元分析软件构建大量四电极法扫描检测复合材料损伤模型,获取阻抗信息,使用支持向量机网络对采集到的电学信息进行处理,并用遗传算法优化惩罚因子和内核参数,实现对损伤的有效分类。（4）利用设计的PCB传感器探头、LCR精密测量仪以及Labview上位机搭建电阻抗检测系统,对三种损伤类型进行检测,从灵敏度、成像效果角度验证了电阻抗检测系统在工程实际中的可行性。
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