无损探伤仪——为着陆器作体检

王 鹢 ，郑阔海，李存惠 ，文 轩，苗育君 ，柳 青，银 鸿 ，周 震

（1.兰州空间技术物理研究所；2.真空技术与物理重点实验室；3.空间材料行为及评价重点实验室，兰州 730000；4.江苏多维科技有限公司，江苏 张家港 315000）

航天在轨无损检测与评价技术水平的高低在很大程度上反映了一个国家航天技术的发展水平。为了对嫦娥五号着陆器在着陆过程中的结构健康状况进行检测，保障探月任务及科学实验的顺利进行，兰州空间技术物理研究所研制了着陆器无损探伤仪，实物如图1所示，在国际上首次利用脉冲电涡流无损检测方法开展着陆器着陆过程关键部件的无损检测，为地面环境模拟实验提供验证，并为后续登月设计提供方案支持。

着陆器无损探伤仪利用激励线圈产生脉冲磁场，被测材料将会感生出呈涡旋状的感应电流，如图2所示，一旦金属被测材料结构出现损伤，流通路径将在不连续处发生畸变，从而引起被测部件表面磁场的变化，利用阵列化TMR磁传感器可实现对缺陷的测量。探头的工作分为在轨测量和地面数据处理应用两个阶段。在轨测量主要是对着陆过程中着陆器受冲击损伤状况的测量。地面数据处理主要是对在轨测量数据进行反演，利用地面标定实验结果对测量数据进行定量或定性分析，获得着陆器支撑结构连接部位的健康状况。

针对航天产品的特殊需求与特点，开发了小体积、轻重量、低功耗的TMR磁传感器；针对探头对微小缺陷检测的要求，设计了阵列化布局的传感器结构；通过矩形线圈的设计实现了对被测材料的均匀激励，避免了边缘效应，提升了边缘缺陷的检出能力；通过激励线圈与TMR传感器的集成设计，保证了涡流分布的连续性及在一定深度处保持足够强度，避免了深层缺陷的漏检，确保了嫦娥五号着陆器在着陆过程中的结构健康状况检测任务的顺利开展。

该技术首次实现了我国空间在轨原位无损检测，可为载人探月及后续深空探测保驾护航。

关键词：嫦娥五号；空间无损检测；脉冲涡流；TMR隧道磁电阻传感

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

中图分类号：V476.3 文献标志码：A 文章编号：1006−7086（2021）01−0102−01

DOI：10.3969∕j.issn.1006−7086.2021.01.018

图1 嫦娥五号着陆器无损探伤仪实物图

图2 电涡流检测原理图