第 25卷 第 12期
2012年 12月
传 感 技 术 学 报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
V01.25 No.12
Dee.2012
A Nonlinear Multivariate Interpolation Algorithm for Quantitative
Evaluation of M icro Dam age
HE Hongjuan,CHEN Dixiang ,ZHAO Jianqiang,TANG ring,XIE Ruifang
(College of Mechatronic Engineering and Automation,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China)
Abstract:Study on quantitative evaluation of micro damage has a great value on aircraft.The change of conductivity
can be measured accurately to achieve quantitative assessment of micro damage on metal surface.After the
introduction of planar electromagnetic sensor and measurement grid,this paper presents a nonlinear multivariate in—
terpolation algorithm for quantitative evaluation.Firstly,the correcting parameter of the grid center is calculated,and
then the nonlinear error of the whole grid can be compensated according to the error distribution.Simulation results
indicate that the algorithm could reduce the interpolation error of conductivity significantly and improve the
quantitative evaluation accuracy of micro damage.
Key words:quantitative evaluation;nonlinear interp olation algorithm ;planar electromagnetic sensor;measurement
grid;micro damage
EEACC:7210;7230 doi:10.3969/j.issn.1004-1699.2012.12.015
用 于微损伤定量评估 的多变量非线性插值算法 术
贺红娟 ,陈棣湘 ,赵建 强,唐 莺,谢瑞芳
(国防科技大学机 电工程 与 自动化学 院 ,长沙 410073)
摘 要 :微损伤的定量检测与评估在航空航天等领域中具有重要意义。准确测量电导率可以实现金属材料表面微损伤的定
量评 估。本文在介绍平面电磁传感器和测量网格的基础上 ,提 出了一种 用于微损伤定 量评估的多变 量非线性插值算 法。该
算法首先计算 出网格 中心点非线性误差 的修正参数 ,再根据 网格单元 中不 同位置处非线性 误差 的分 布规律 ,计算 各网格单
元任 意位置处的误差修正参数 ,实现对整个网格插值误差 的非线性补偿 。仿真结 果证 明,该算法 对电导率插 值误差 补偿 效果
显著 ,可 以有效提 高微损 伤定量评估 的精度 。
关键 词 :定量评估 ;非线性插值算法;平面电磁传感器;测量网格 ;微损伤
中图分 类号 :TP212.1;TP214+.2 文献标 识码 :A 文章 编号 :1004—1699(2012)12—1696—05
飞机发动机 叶片和机翼大梁螺栓是飞机 的关键
部件 ,由于长期高负荷工作容 易产 生微缺陷,时常造
成关键部件突然 断 裂而发生重 大事 故 ,因此该处 的
微缺陷检测极 其 重要。但 由于结 构 的特殊 性 ,常 规
无损检测技术 (如磁粉 、渗透 、射线和涡流等 )存在
检测难度大、检测效率低 、难以实现微缺陷的定量检
i贝0等问题 ,这些问题严重制约着装备保 障水平 的提
高¨ J。传统的电磁传感器 响应速度快 、灵敏度高 ,
但易受提离影响、难以实现快速高分辨率 检测且对
复杂结构 误检率高 J。基 于平面 电磁传感 器 的定
量无损检测技 术可 以有效解决 这些 问题 _4 J。它采
项 目来源 :国家 自然科学基金项 目(61171134)
收稿 日期 :2012—06—29 修 改 日期 :2012—11—29
用 MEMS工 艺制 作在柔性基 底 上 J,对被 测 部件
的复杂结构有很大的灵活性。传感器被设计成与被
测对象结构相匹配的平面阵列 ,针对性强 ,可进行准
确的建 模 分析 和定 量 检测 。在 建模时将 提 离 作
为测量参数 ,可彻底消除 提离影 响。
当传感器进行微损伤定量评估时,首先根据预
先得到的测量网格数据库 j,将传感器特征信号转
化成电导率,通常采用插值算法。然后分析 电导率
变化特点 ,实现微损伤的定量评估_9 。因此 ,电导
率的准确性对缺陷的定量评估至关重要 ,直接决定
了定量评估 的准确度 ,插值算法作为获取 电导率的