【正文】 材料作為基體(Matrix)，另一種特殊材料作為增強(qiáng)體(Reinforcement)，兩者相互組合而行成的另一種特殊材料。增強(qiáng)材料目前常用的有碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。自上世紀(jì)五十年代以后，復(fù)合材料陸續(xù)發(fā)展出了硼纖維、碳化硅纖維、碳纖維和石墨纖維等高模量、芳綸纖維和高強(qiáng)度的纖維。只有沒(méi)有任何缺陷的復(fù)合材料才能更大程度的展現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。該值表示所測(cè)材料的承載重物的能力大小。（2）強(qiáng)度高強(qiáng)度指的是復(fù)合材料的一種物理特性，其的含義跟上述的比剛度類似。這樣所形成的的復(fù)合材料由于材料和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同會(huì)具有不同的特性。有趣的是，復(fù)合材料的損壞形式猶如水的波紋一樣是由一點(diǎn)逐漸向四周擴(kuò)散的形式。（5）耐高溫性能較強(qiáng)在高溫的環(huán)境下，用碳纖維或硼纖維作為增強(qiáng)的金屬?gòu)?fù)合材料，該種復(fù)合材料的剛度和強(qiáng)度都事要比原金屬的剛度和強(qiáng)度高出很多的。隨著復(fù)合材料的出現(xiàn)，這一難題得以解決，大部分復(fù)合材料都有很小的熱導(dǎo)率，而且成本很低，是一種十分安全環(huán)保的選擇。而在纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料內(nèi)部，由于纖維的眾多，纖維平均重力的能力更強(qiáng)，所以在使用時(shí)更加安全可靠。2015年5月，隨著中航工業(yè)惠陽(yáng)航空螺旋槳為我國(guó)運(yùn)8飛機(jī)完成設(shè)計(jì)了以復(fù)合材料為主要結(jié)構(gòu)的航空螺旋槳，我國(guó)成功躋身于世界第四個(gè)可制造復(fù)合材料航空螺旋槳的國(guó)家。其實(shí)該井蓋就是由我們常說(shuō)的復(fù)合材料制作而成的，據(jù)專家解釋，該種復(fù)合材料制作的井蓋質(zhì)輕美觀，至少可承載5噸的重力，而且成本很低。下面介紹一下目前常用的復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)方法。相應(yīng)的，復(fù)合材料檢測(cè)技術(shù)就此得到了飛速的發(fā)展，而在眾多的檢測(cè)技術(shù)中，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是最好的一種。復(fù)合材料在生產(chǎn)或使用的過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)斷裂，而在斷裂的過(guò)程中會(huì)發(fā)出聲音，通過(guò)檢測(cè)該聲波來(lái)確定復(fù)合材料內(nèi)部是否完整的方法就是聲波檢測(cè)法。該成像系統(tǒng)的對(duì)比度決定了圖像傳感器的探測(cè)的效率和一定的X射線的能量。因此，可以將其埋入或者附著在復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了長(zhǎng)期和實(shí)時(shí)檢測(cè)。采用C語(yǔ)言編寫控制程序。對(duì)于本文中的敲擊檢測(cè)法，合適于多種環(huán)境，特別是條件較為惡劣的環(huán)境，使用時(shí)，只需操作人員手持敲擊儀器，然后放在復(fù)合材料上進(jìn)行敲擊，操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便。其主要內(nèi)容包括：（1）敲擊探頭驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案；（2）驅(qū)動(dòng)電路硬件電路及軟件設(shè)計(jì)；（3）敲擊探頭和驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)驗(yàn)及測(cè)試。圖21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖該系統(tǒng)的工作原理是供電模塊通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)敲擊探頭工作，同時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)敲擊探頭進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同的敲擊頻率，從而達(dá)到對(duì)復(fù)合材料的無(wú)損檢測(cè)。 隔離型電源設(shè)計(jì)方案本文設(shè)計(jì)了一個(gè)85V~265V交流輸入，輸出電壓為12V，總功率為25W的直流輸出的隔離型電源，其主要模塊包括：低壓變壓器、橋式整流電路、濾波電路、反激變壓器、反激控制芯片和光電開(kāi)關(guān)反饋電路。 本章總結(jié)本章主要介紹了本論文總體設(shè)計(jì)方案。隔離型電源將輸入和輸出通過(guò)磁性元件連接，這樣可以保護(hù)使用者不會(huì)觸電。在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中，用到最多的電源實(shí)則屬于非隔離型電源。本文采用的是反激電源。反激轉(zhuǎn)換器是經(jīng)過(guò)升降壓轉(zhuǎn)換器的演變而來(lái)的，反激轉(zhuǎn)換器與升降壓轉(zhuǎn)換器中的電感有著相同的功能，因此反激轉(zhuǎn)換器更像是一個(gè)儲(chǔ)能的電感，但它同時(shí)還有隔離的作用。圖31b是反激變壓器電源的電壓的輸出波形。（2）電流斷續(xù)模式（DCM）：儲(chǔ)存在電感中的電流，在反激期間全部傳輸?shù)捷敵龆?。其的最大作用是減小電源的發(fā)熱量，同時(shí)也能降低了器件的磨損。這個(gè)點(diǎn)就是最低的交流輸入電壓，它對(duì)應(yīng)的是最大輸出功率。匝數(shù)比為n=Np/Ns。當(dāng)開(kāi)關(guān)管 Q 關(guān)斷時(shí)，變壓器中儲(chǔ)存的能量向負(fù)載釋放。則開(kāi)關(guān)管承受的電壓： (34)實(shí)際選擇開(kāi)關(guān)管是必須留 20~50V 的余量。（2） 匝數(shù)比n (310)（3） 初級(jí)電感量Lp當(dāng)工作在DCM 模式下時(shí)，有電感、電壓、電流和時(shí)間的關(guān)系： (311)t為時(shí)間，Ipp為電流的變化量。故， (316)當(dāng)輸入為窄電壓時(shí)，K 取 ~；當(dāng)輸入為寬電壓時(shí)，K 取 ~。Ku為繞組系數(shù) ~ 。 計(jì)算Toff和Ton， (322) (323)計(jì)算輸出峰值電流， (324)根據(jù)輸出波形，來(lái)計(jì)算輸出電容值。C9是濾波電容。STPS20H100如圖38所示。 與一個(gè)共源共柵架構(gòu)組合在一起，這些技術(shù)創(chuàng)新在一個(gè)傳統(tǒng)反激式架構(gòu)中改進(jìn)了效率、可靠性和系統(tǒng)成本。UCC28610有如下特性及應(yīng)用。該控制器限制了轉(zhuǎn)換器的DCM工作模式。UCC28610的工作方式是通過(guò)驅(qū)動(dòng)外部高電壓功率MOSFET的源極進(jìn)行工作的，這種工作方式被稱為共源共柵驅(qū)動(dòng)。這種特殊的功能通過(guò)避免從光耦合器電流外部電阻轉(zhuǎn)換為電壓的空載操作從而最小化了初級(jí)側(cè)的功耗。如圖310所示ACDC變換電路。② ZCD利用反激變壓器的初級(jí)偏置繞組的分壓來(lái)控制輸出OCP（過(guò)壓保護(hù)）。該引腳有三個(gè)功能：① 該引腳決定了內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器的最大導(dǎo)通時(shí)間tMOT。VGG pin：5引腳，該引腳為外部高壓MOSFET的柵極提供直流電壓。該引腳工作時(shí)需要在DRV與VDD之間連接一個(gè)肖特基二極管來(lái)提供初始偏置啟動(dòng)。VDD pin：8引腳，該引腳是為UCC28610提供偏置電源引腳。2SK3562有如下特性： 低漏源導(dǎo)通電阻：RDS（ON）= 較高的正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納：| YFS|= 低漏電流：IDSS=100μA（VDS=600V） 增強(qiáng)模式：Vth= ? V（VDS =10 V，ID = 1 mA）2SK3562的簡(jiǎn)單工作原理圖如圖312所示。R19為限流電阻，防止電流過(guò)大燒壞發(fā)光二極管。CNY172M的工作原理是，當(dāng)發(fā)光二極管接入高電平時(shí)，就會(huì)向外發(fā)射一定頻率的光，NPN晶體管在接受到發(fā)光二極管發(fā)射的光后，PN結(jié)導(dǎo)通，OUTPUT被拉低至地。在設(shè)計(jì)過(guò)程的所使用的主要元器件的簡(jiǎn)單介紹及應(yīng)用，遇到的問(wèn)題解決過(guò)程。目前，單片機(jī)已由當(dāng)初的4位單片機(jī)，發(fā)展到如今的300M的高速單片機(jī)。如圖41 8051單片機(jī)組成框圖。Vcc pin：40引腳，接5V或3V直流電源，給單片機(jī)工作供電。EA / Vpp pin：31引腳，該引腳為外部尋址使能/編程電壓。在本論文中沒(méi)有使用到該引腳，所以該引腳也沒(méi)有接任何東西。由于本論文中沒(méi)有用到外部存儲(chǔ)器，所以該引腳在本論文中也沒(méi)有用到。這組8個(gè)引腳在使用時(shí)不需要加上拉電阻，其內(nèi)部是自帶上拉的。XTAL1 pin：19引腳，該引腳為外部晶振接入的一個(gè)引腳。 pin：10到17引腳，這8組引腳是單片機(jī)里最特殊的8個(gè)引腳，其一般的功能跟其他I/O類似，內(nèi)部帶有上拉，可以做輸出和輸入。一般單片機(jī)有兩種復(fù)位方式，一種是上電復(fù)位（也叫硬件復(fù)位），另一種是軟件復(fù)位。 pin：1到8引腳，該8個(gè)一般功能與PP3類似，不做詳解。在使用時(shí)，需要在外部接一個(gè)晶振，若嚴(yán)格根據(jù)單片機(jī)內(nèi)部的要求，但一般的情況下，我們選用12兆赫茲的晶振就可以了。要補(bǔ)充的是，為了確保上電復(fù)位的可靠性，RST引腳保持為高電平的時(shí)間至少是外部振蕩器啟動(dòng)的時(shí)間（通常是幾毫秒）再加上兩個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)寄存器中的X2位置為高電平時(shí)，單片機(jī)以6時(shí)鐘進(jìn)行工作。原因在于我們將6時(shí)鐘變?yōu)?2時(shí)鐘時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)間間隔將會(huì)變成原來(lái)的1/2，所以程序代碼的運(yùn)行速度會(huì)降低為原來(lái)的1/2。相比時(shí)鐘停止模式，掉電模式是人們最常用的的一種模式。其實(shí)單片機(jī)還有一種低功耗模式，那就是空閑模式，指的是當(dāng)單片機(jī)CPU進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí)，但單片機(jī)內(nèi)部的其他模塊仍可以保持工作狀態(tài)。而這兩個(gè)定時(shí)器又分別有四種模式。當(dāng)M1為高電平，M0為低電平時(shí)，定時(shí)器以方式2工作，可以當(dāng)做8位定時(shí)器或是計(jì)數(shù)器，并且有初值自動(dòng)重裝的功能。不同的是，定時(shí)器2是通過(guò)設(shè)置新的寄存器T2CON來(lái)控制定時(shí)器2 當(dāng)做定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。通常我們來(lái)用捕獲外部的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，然后計(jì)數(shù)處理，從而我們可以得到該時(shí)鐘脈沖的頻率和脈寬。在我們使用單片機(jī)進(jìn)行串口實(shí)驗(yàn)的，需要設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的波特率，而在單片機(jī)里，有兩種產(chǎn)生波特率的方式，一個(gè)是定時(shí)器1，一個(gè)是定時(shí)器2。（1） 最小系統(tǒng)供電電源由于采用雙列直插式的5V單片機(jī)，故本文用+5V給最小系統(tǒng)供電。該芯片由于內(nèi)部電流限制，以及安全工作區(qū)和過(guò)熱保護(hù)，使其在使用過(guò)程中基本不會(huì)被損壞。其原理圖如下圖。盡管對(duì)外接的電容沒(méi)有嚴(yán)格要求，但電容容值的大小會(huì)對(duì)振蕩器的穩(wěn)定性、振蕩頻率和起振的速度產(chǎn)生影響。圖48，按下接在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST的按鍵，并持續(xù)按下時(shí)間為至少2個(gè)單片機(jī)的機(jī)械周期以上，單片機(jī)就會(huì)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)復(fù)合材料中存在分層等缺陷時(shí)，所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力信號(hào)在時(shí)域和頻域上將有的顯著區(qū)別。Q1和Q2為兩NPN晶體管；L1，L2是敲擊頭中的螺線管；通過(guò)控制電磁鐵兩線圈的來(lái)回通斷來(lái)控制電磁鐵的收錘和落錘。 Altium Altium(前身為 Protel 國(guó)際有限公司)是致力于研發(fā)基于PC，用于繪制電路原理圖和繪制PCB版圖，同時(shí)具有仿真和差錯(cuò)的功能的軟件。并且Altium公司建立自己的產(chǎn)品的統(tǒng)一使用平臺(tái)，更好的宣傳了自己產(chǎn)品，是用戶使用其產(chǎn)品變得更加方便和簡(jiǎn)單。Altium 。如下圖，Preferences中包括系統(tǒng)設(shè)置、原理圖設(shè)置、PCB編輯設(shè)置、數(shù)據(jù)管理設(shè)置、FPGA設(shè)置、仿真設(shè)置及波形設(shè)置。圖52參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，用于配置 Altium Designer 和所有工作界面的參數(shù)選擇開(kāi)始菜單，找到Altium文件夾，打開(kāi)選擇Altium ，我們就可以打開(kāi)Altium軟件。Schematic，建立一個(gè)新的原理圖文件，并保存到適當(dāng)位置。圖53項(xiàng)目結(jié)構(gòu)圖圖53為我們?cè)O(shè)計(jì)完成的整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)圖，該工程通常中包含很多內(nèi)容，例如多個(gè)原理圖、多個(gè)PCB版圖、元件庫(kù)、輸出文件PDF等、規(guī)則檢測(cè)報(bào)告、BOM 表等等。該軟件同時(shí)支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言兩種程序語(yǔ)言。本文是在win7 64位操作系統(tǒng)下運(yùn)行的。相比之前的版本，Keil μVision 4 具有靈活的窗口管理系統(tǒng)，在同時(shí)可以觀察多個(gè)顯示器，此外，Keil還可以實(shí)現(xiàn)多窗口的組合使用，這種設(shè)計(jì)方便用戶更加方便去檢查自己的程序。Keil μVision 4的操作的界面如下圖所示。但在實(shí)際中，警告也是需要修改的。選擇程序頁(yè)面的函數(shù)，然后單擊右鍵。 驅(qū)動(dòng)電路控制程序根據(jù)原理介紹中所述，用STC90C51的I/O控制收錘和落錘的的電平轉(zhuǎn)換。圖56 按鍵檢測(cè)程序流程圖 本章總結(jié)本章主要介紹了本論文使用的兩款軟件和主控芯片的程序編寫。 本設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題和對(duì)未來(lái)的展望存在的問(wèn)題：我們只是在短時(shí)間內(nèi)象征性的去做了一個(gè)用于演示的設(shè)計(jì)，還有很多缺點(diǎn)需要改正，從而提升其性能。本論文從確定方案到設(shè)計(jì)電路再到完成設(shè)計(jì)，分別對(duì)每個(gè)模塊和步驟進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。敲擊法檢測(cè)系統(tǒng)主要包括兩大部分：反激式隔離電源和控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的敲擊檢測(cè)，對(duì)于熟練的操作人員，他們可以通過(guò)輕輕敲擊被檢測(cè)工件的表面，通過(guò)工件不同部位所發(fā)出的不同聲音來(lái)判斷材料是否脫粘，缺點(diǎn)是嚴(yán)重依賴于操作人員的敲擊和主觀判斷，易造成誤判和漏判。其中存在的問(wèn)題有我們只是在短時(shí)間內(nèi)象征性的去做了一個(gè)用于演示的設(shè)計(jì)，還有很多缺點(diǎn)需要改正，從而提升其性能。參考文獻(xiàn)[1] [J].南京航空航天大學(xué),2009(15).[2] 鐘元,[J]. 航空制造技術(shù),2008.[3] Lu Ronglin, NDT Theory and its Application in Composite[J]. 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