深空探测器无损检测方法
【专利摘要】本发明提供一种深空探测器无损检测方法，包括：为励磁线圈提供方波脉冲电流以在深空探测器的待检测部位产生涡流磁场；通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器处于第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号；对所述基准信号和所述损伤信号进行相应处理获得分布变化信号，根据分布变化信号分析所述待检测部位的损伤情况;为深空探测器在轨安全性评估提供支持。
【专利说明】深空探测器无损检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天【技术领域】，尤其涉及一种深空探测器无损检测方法。
【背景技术】
[0002]深空探测是航天技术发展的重要方向，深空探测器是深空探测的重要方式和有效手段，深空探测器着陆天体表面或者发射后时，尽管探测器采用了各种缓冲措施，但受反推火箭、着陆区地形地貌和着陆姿势的影响，探测器很容易因受力过大而产生损伤。目前，我国尚未开展深空探测器无损检测的相关研究。
【发明内容】
[0003]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004]本发明提供一种深空探测器无损检测方法，包括:
[0005]为励磁线圈提供方波脉冲电流以在深空探测器的待检测部位产生涡流磁场；
[0006]通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器处于第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号；
[0007]对所述基准信号和所述损伤信号进行相应处理获得分布变化信号，根据分布变化信号分析所述待检测部位的损伤情况。
[0008]本发明提供的深空探测器无损检测方法，能够对深空探测器进行无损检测，为探测器在轨安全性评估提供支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1为本发明提供的深空探测器用脉冲涡流传感器一种实施例的纵向剖面图。
[0011]图2为本发明提供的深空探测器用脉冲涡流传感器一种实施例的横向剖面图。
[0012]图3为本发明提供的无损检测系统一种实施例的结构示意图。
[0013]图4为本发明提供的深空探测器无损检测方法一种实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]实施例一
[0016]参考图1和图2，本实施例提供一种深空探测器用脉冲涡流传感器，其特征在于，包括:
[0017]励磁线圈101，用于在方波脉冲电流的作用下为深空探测器的待检测部位提供涡流磁场；
[0018]隧道磁致电阻阵列102，用于检测深空探测器处于第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并生成相应的基准信号和损伤信号；
[0019]信号输出端103，与隧道磁致电阻阵列102连接，用于输出所述基准信号和损伤信号。
[0020]检测时，将脉冲涡流传感器安装于深空探测器的敏感部位，例如着陆器支架和探测器连接部位，通过检测脉冲涡流传感器输出的基准信号和损伤信号，并对该基准信号和损伤信号进行相应的处理，即可获得该部位的损伤情况，结构简单、可靠性高。
[0021]优选地，励磁线圈101包括线圈104和铁芯105，线圈104缠绕于铁芯105上。
[0022]为励磁线圈101提供一个方波脉冲电流，即可在深空探测器的待检测部位产生涡流磁场，由于方波脉冲包含了丰富的频率成分，可以在待检测部位产生不同频率的磁场，不同频率的磁场对被检测的材料的渗透深度不同，因此采用方波脉冲电流为励磁线圈提供励磁电流，可实现待检测部位内部的不同深度的检测。
[0023]具体地，隧道磁致电阻阵列102包括多个呈矩阵排列的隧道磁致电阻。
[0024]隧道磁致电阻基于磁电阻效应，可以灵敏的检测出涡流磁场的变化。
[0025]隧道磁致电阻阵列102设置于励磁线圈101的几何中心处。
[0026]优选地，脉冲涡流传感器还包括调理电路107，调理电路107通过排线108与隧道磁致电阻阵列102连接，调理电路107用于选通隧道磁致电阻阵列102中的隧道磁致电阻对待检测部位进行涡流磁场的变化进行检测。
[0027]通过励磁线圈101在深空探测器的待检测部位产生涡流磁场，采用方波脉冲电流可以在待检测部位产生不同频率的磁场，不同频率的磁场对被检测的材料的渗透深度不同，其感生的涡流在被检测部位内部的流通路径被材料内部的缺陷阻断时，涡流磁场的分布也发生变化，通过隧道磁致电阻阵列102检测该变化情况，即可实现对该部位的损伤检测。
[0028]具体地，通过调理电路107分时选通隧道磁致电阻阵列102中的各个隧道磁致电阻，各个隧道磁致电阻分别检测所对应区域的涡流磁场变化，如果待检测部位是完好无损的，则输出的信号为方波信号，如果待检测部位出现损坏，则输出的方波信号会携带相关的损伤信息。
[0029]对于需要着陆的深空探测器，在深空探测器着陆前，此时可认为待检测部位是完好无损的，对待检测部位进行检测，获取基准信号，当深空探测器着陆后，再次对待检测部位进行检测，获得损伤信号，对基准信号和损伤信号进行差分处理，得到峰值信号，分析该峰值信号即可得到待检测部位损伤尺寸、损伤发展趋势等信息。
[0030]对于不需要着陆的深空探测器，在深空探测器发射前，此时可认为待检测部位是完好无损的，对待检测部位进行检测，获取基准信号，当深空探测器发射后，再次对待检测部位进行检测，获得损伤信号，对基准信号和损伤信号进行差分处理，得到峰值信号，分析该峰值信号即可得到待检测部位损伤尺寸、损伤发展趋势等信息。
[0031]因此，所述第一状态为所述深空探测器着陆前状态，所述第二状态为所述深空探测器着陆后状态；或者，所述第一状态为所述深空探测器发射前状态，所述第二状态为所述深空探测器发射后状态。
[0032]作为一种可选的实施方式，本实施例提供的脉冲涡流传感器还包括设置于励磁线圈101和隧道磁致电阻阵列102外部的屏蔽壳体109，用于屏蔽外界的磁场干扰。
[0033]脉冲涡流传感器处于太空环境中，通过屏蔽壳体109与外界环境隔离，提高检测的灵敏度。
[0034]作为一种可选的实施方式，屏蔽壳体109上设有端口，信号输出端以及相应的走线从该端口引出。
[0035]作为一种可选的实施方式，脉冲润流传感器还包括非金属底座110,非金属底座110与隧道磁致电阻阵列102固定安装，用于降低励磁线圈101的磁通损耗。
[0036]作为一种可选的实施方式，非金属底座110上设有安装孔111，用于将脉冲润流传感器固定于深空探测器的待检测部位。
[0037]据此，可以实现对深空用探测着陆器敏感部位的损伤检测，本实施例提供的深空探测器用脉冲涡流传感器具有如下优点:
[0038]1、填补我国现有技术的空白；
[0039]2、以隧道磁致电阻阵列作为检测元件，具有灵敏度高、体积小、重量轻、功耗低等特点；
[0040]3、采用方波脉冲电流为励磁线圈提供励磁电流，并以隧道磁致电阻阵列作为检测元件，隧道磁致电阻可以不与被检测部位直接接触，实现了非接触式检测，提高了在轨的可
靠性；
[0041]4、采用方波脉冲进行励磁，避免了在轨扫描的检测方式，提高了传感器的空间环境适应能力；
[0042]5、检测元件采用阵列化布局，对阵列化数据进行分析，可获得缺陷走势及扩展趋势的相关信息，为深空探测器在轨安全性评估提供支持。
[0043]实施例二
[0044]参考图3，本实施例提供一种无损检测系统，包括:
[0045]脉冲涡流传感器201;
[0046]脉冲源202，与脉冲涡流传感器201中的励磁线圈连接，用于为所述励磁线圈提供方波脉冲电流；
[0047]信号处理器203，与所述信号输出端连接，用于对所述基准信号和所述损伤信号进行相应处理获得分布变化信号，根据分布变化信号分析所述待检测部位的损伤情况。
[0048]信号处理器对所述基准信号和所述损伤信号求差分，获得峰值信号，所述峰值信号为所述分布变化信号。
[0049]通过信号处理器对分布变化信号进行分析即可获得待检测部位的损伤的尺寸、损伤发展趋势等信息。
[0050]脉冲涡流传感器201的结构请参考实施例一，在此不在赘述。
[0051]脉冲源202为为励磁线圈提供一个方波脉冲电流，在深空探测器的待检测部位产生涡流磁场，方波脉冲电流可等效为多个频率不同的正弦波，由于方波脉冲包含了丰富的频率成分，可以在待检测部位产生不同频率的磁场，不同频率的磁场对被检测的材料的渗透深度不同，因此采用方波脉冲电流为励磁线圈提供励磁电流，可实现待检测部位内部的不同深度的检测。
[0052]脉冲源202可通过脉冲涡流传感器201的屏蔽壳体上的端口与励磁线圈连接。
[0053]作为一种可选的实施方式，本实施例提供的无损检测系统还包括:
[0054]滤波器204，连接于信号输出端与信号处理器之间，用于对所述基准信号和/或损伤信号进行滤波，以滤去该基准信号和/或损伤信号的毛刺。
[0055]作为一种可选的实施方式，所述系统还包括连接于滤波器204与信号处理器203之间的放大器205，用于对滤波后的基准信号和/或损伤信号进行放大。
[0056]本实施例提供的无损检测系统，能够对深空探测器进行无损检测，灵敏度高、抗干扰能力强、可靠性强，为探测器在轨安全性评估提供支持。
[0057]实施例三
[0058]参考图4，本实施例提供一种深空探测器无损检测方法，包括:
[0059]步骤S301，为励磁线圈提供方波脉冲电流以在深空探测器的待检测部位产生涡流磁场；
[0060]步骤S302，通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器处于第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号；
[0061]步骤S303，对所述基准信号和所述损伤信号进行相应处理获得分布变化信号，根据分布变化信号分析所述待检测部位的损伤情况。
[0062]具体地，通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号，包括:
[0063]在深空探测器处于第一状态时通过调理电路依次选通隧道磁致电阻阵列中的各个隧道磁致电阻检测对应区域的涡流磁场并输出基准信号；
[0064]在深空探测器处于第二状态时通过调理电路依次选通隧道磁致电阻阵列中的各个隧道磁致电阻检测对应区域的涡流磁场并输出损伤信号。
[0065]对于需要着陆的深空探测器，在深空探测器着陆之前待检测部位是完好无损的，这时候采集的信号作为基准信号，当深空探测器着陆后敏感部位可能因为受到冲击而损伤，此时采集的信号为损伤信号。
[0066]对于不需要着陆的深空探测器，在深空探测器发射之前待检测部位是完好无损的，这时候采集的信号作为基准信号，当深空探测器发射后敏感部位可能因为受到冲击而损伤，此时采集的信号为损伤信号。
[0067]因此，所述第一状态为所述深空探测器着陆前状态，所述第二状态为所述深空探测器着陆后状态；或者，所述第一状态为所述深空探测器发射前状态，所述第二状态为所述深空探测器发射后状态。
[0068]进一步地，对所述基准信号和所述损伤信号进行相应处理获得分布变化信号，包括:
[0069]对所述基准信号和所述损伤信号求差分，获得峰值信号，所述峰值信号为所述分布变化信号。
[0070]基准信号是方波信号，当待检测部位损伤时涡流被损伤所阻断，因此检测到的损伤信号是带峰值的方波信号，但由于该峰值较小不易观察，因此对基准信号和损伤信号进行差分处理，即可获得该峰值信号，该峰值信号即为分布变化信号。
[0071]通过信号处理器对分布变化信号进行分析，即可得到待检测部位的损伤情况，包括损伤尺寸、损伤发展趋势、损伤发生的时间等信息。
[0072]作为一种可选的实施方式，通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号之后，之后，还包括:
[0073]对基准信号和/或损伤信号进行滤波处理。
[0074]通过滤波处理能够去除该基准信号和/或损伤信号的毛刺
[0075]作为一种可选的实施方式，对基准信号和/或损伤信号进行滤波处理之后，还包括:
[0076]对滤波处理后的基准信号和/或损伤信号进行放大处理。
[0077]本实施例提供的深空探测器无损检测方法，能够对深空探测器进行无损检测，灵敏度高、抗干扰能力强、可靠性强，为探测器在轨安全性评估提供支持。
[0078]在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0079]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:只读存储器(Read-Only Memory,简称 ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称 RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0080]在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0081]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
[0082]最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种深空探测器无损检测方法，其特征在于，包括: 为励磁线圈提供方波脉冲电流以在深空探测器的待检测部位产生涡流磁场； 通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器处于第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号； 对所述基准信号和所述损伤信号进行相应处理获得分布变化信号，根据分布变化信号分析所述待检测部位的损伤情况。
2.根据权利要求1所述的深空探测器无损检测方法，其特征在于，通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器处于第一状态和第二状态的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号，包括: 在深空探测器处于第一状态时通过调理电路依次选通隧道磁致电阻阵列中的各个隧道磁致电阻检测对应区域的涡流磁场并输出基准信号； 在深空探测器处于第二状态时通过调理电路依次选通隧道磁致电阻阵列中的各个隧道磁致电阻检测对应区域的涡流磁场并输出损伤信号； 所述第一状态为所述深空探测器着陆前状态，所述第二状态为所述深空探测器着陆后状态；或者，所述第一状态为所述深空探测器发射前状态，所述第二状态为所述深空探测器发射后状态。
3.根据权利要求1所述的深空探测器无损检测方法，其特征在于，所述基准信号为方波信号，所述损伤信号为带峰值的方波信号， 对所述基准信号和所述损伤信号进行相应处理获得分布变化信号，包括: 对所述基准信号和所述损伤信号求差分，获得峰值信号，所述峰值信号为所述分布变化信号。
4.根据权利要求1所述的深空探测器无损检测方法，其特征在于，通过隧道磁致电阻阵列分别检测深空探测器着陆前和着陆后的涡流磁场的变化情况，并相应输出基准信号和损伤信号之后，还包括: 对所述基准信号和/或损伤信号进行滤波处理。
5.根据权利要求4所述的深空探测器无损检测方法，其特征在于，所述对基准信号和/或损伤信号进行滤波处理之后，还包括:对滤波处理后的基准信号和/或损伤信号进行放大处理。
【文档编号】G01N27/90GK103760227SQ201310714531
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】郑阔海, 苗育君, 杨生胜, 王鷁, 李存惠, 孔风连, 全小平, 顾征, 王彤 申请人:兰州空间技术物理研究所