無損探傷儀——為著陸器作體檢

王 鹢 ，鄭闊海，李存惠 ，文 軒，苗育君 ，柳 青，銀 鴻 ，周 震

（1.蘭州空間技術物理研究所；2.真空技術與物理重點實驗室；3.空間材料行為及評價重點實驗室，蘭州 730000；4.江蘇多維科技有限公司，江蘇 張家港 315000）

航天在軌無損檢測與評價技術水平的高低在很大程度上反映了一個國家航天技術的發展水平。為了對嫦娥五號著陸器在著陸過程中的結構健康狀況進行檢測，保障探月任務及科學實驗的順利進行，蘭州空間技術物理研究所研制了著陸器無損探傷儀，實物如圖1所示，在國際上首次利用脈沖電渦流無損檢測方法開展著陸器著陸過程關鍵部件的無損檢測，為地面環境模擬實驗提供驗證，并為后續登月設計提供方案支持。

著陸器無損探傷儀利用激勵線圈產生脈沖磁場，被測材料將會感生出呈渦旋狀的感應電流，如圖2所示，一旦金屬被測材料結構出現損傷，流通路徑將在不連續處發生畸變，從而引起被測部件表面磁場的變化，利用陣列化TMR磁傳感器可實現對缺陷的測量。探頭的工作分為在軌測量和地面數據處理應用兩個階段。在軌測量主要是對著陸過程中著陸器受沖擊損傷狀況的測量。地面數據處理主要是對在軌測量數據進行反演，利用地面標定實驗結果對測量數據進行定量或定性分析，獲得著陸器支撐結構連接部位的健康狀況。

針對航天產品的特殊需求與特點，開發了小體積、輕重量、低功耗的TMR磁傳感器；針對探頭對微小缺陷檢測的要求，設計了陣列化布局的傳感器結構；通過矩形線圈的設計實現了對被測材料的均勻激勵，避免了邊緣效應，提升了邊緣缺陷的檢出能力；通過激勵線圈與TMR傳感器的集成設計，保證了渦流分布的連續性及在一定深度處保持足夠強度，避免了深層缺陷的漏檢，確保了嫦娥五號著陸器在著陸過程中的結構健康狀況檢測任務的順利開展。

該技術首次實現了我國空間在軌原位無損檢測，可為載人探月及后續深空探測保駕護航。

關鍵詞：嫦娥五號；空間無損檢測；脈沖渦流；TMR隧道磁電阻傳感

Key words：Chang’E-5；space non-destructive testing；pulse eddy currenc；TMR sensor

中圖分類號：V476.3 文獻標志碼：A 文章編號：1006?7086（2021）01?0102?01

DOI：10.3969∕j.issn.1006?7086.2021.01.018

圖1 嫦娥五號著陸器無損探傷儀實物圖

圖2 電渦流檢測原理圖