上海科技大学积极鼓励本科生走进实验室、参与科学研究，这一创新举措从建校之初延续至今。近日，信息科学与技术学院本科生张宸治作为第一作者，在“ Sensors and Actuators: A. Physical ” 期刊发表了题为《Inspection of Defects Under Non-Countersunk Fasteners Utilizing High-Resolution Circular Array TMR Sensors》的研究成果。该成果聚焦航空多层结构中非沉头铆钉下埋藏微小缺陷的检测难题，提出了一种基于高分辨率隧道磁阻传感器阵列的新型无损检测探头，展现出优异的检测灵敏度与工程应用潜力。
航空器广泛采用铆接多层结构，铆钉周围因应力集中易产生疲劳裂纹，威胁飞行安全，因此有必要及时准确地检测评估铆接位置的安全可靠性。然而，现有的检测方法难以在不拆卸铆钉的情况下有效识别铆钉下的埋藏缺陷。针对这一挑战，研究团队创新设计了一种双同心圆高分辨率TMR传感器阵列探头。该探头可与铆钉同轴对准，显著降低结构干扰；探头采用尺寸仅为0.45 mm × 0.45 mm裸片传感器构建高密度传感阵列，实现了对涡流扰动产生的微弱磁场变化的高分辨率测量。
图1 探头结构及其典型缺陷信号
研究结果表明，该探头可在不拆卸铆钉的前提下，检测到位于多层结构表面下尺寸为1.5mm × 0.5mm × 1 mm的小缺陷，并能以约1.5%的精度估计缺陷的周向位置。所具备性能显著优于传统感应线圈探头，为航空器在役检测提供了高效、高灵敏的新工具。目前，研究团队正进一步优化探头结构与信号处理算法，以期在复杂曲面和真实服役环境下实现更鲁棒的埋藏缺陷识别，推动该技术向航空工业实际应用转化。
图2 多层铆接结构中的埋藏缺陷检测结果
上海科技大学信息学院智能医学信息中心叶朝锋副教授为本文的通讯作者，南京邮电大学张娜副教授参与了该研究。我校本科生张宸治同学全程主导了探头研发、电路搭建、实验验证与数据分析，充分展现了上科大本科生扎实的科研素养与创新能力。该工作得到了国家自然科学基金的支持。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424725007903
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