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红外热波无损检测技术
文章来源 : 军民结合推进司 发布时间:2012年12月21日
【技术开发单位】空军第一航空学院

  【技术简介】红外热波无损检测属于红外热成像视觉检测,检测过程基于材料表面的温度场变化特点。由于热量传递的连续性,材料内部热传递或者热特性的改变必然会影响到表面温度场,从而反映出材料内部的不连续性或损伤。
  本技术的实现原理是通过热激励源进行外部主动加热,在被检结构表面激发出热波并向内部传播,通过热像仪记录结构内部热波传播过程(热传递过程)不同所导致的表面温差,由获取的热图像来判别结构内部损伤并进行定量分析。
  研制的红外热波无损检测系统由计算机、热激励系统和热图像采集装置三部分组成。计算机是硬件控制平台,提供可视化操作界面;热图像采集装置用于完成对被检测表面温度场变化情况的记录;热激励系统用于对被检测部位实施热激励。热图像采集装置主要由红外热像仪、前端显示器和铝制盒体组成。红外热像仪负责热图像的实时采集并以特定的格式传输给计算机;前端显示器用于检测人员在检测位置实时观察被检测表面的温度场变化情况。热激励系统主要由热激励源和供电电源组成,热激励源安装在热图像采集装置的铝制盒体内部。热激励源可分别提供热激励时的脉冲强光热辐射和连续光热辐射输出。供电电源为独立结构,提供热激励源工作时所需的大电流。

  【技术特点】与传统的损伤检测方法相比,红外热波无损检测具有适用面广(可用于所有金属和非金属材料)、检测速度快(每次检测只需数十秒钟)、检测面积大(检测面积可根据硬件及被检测对象进行调节)、单向非接触检测、显示直观且直接存储、定量测量和特征识别等特点。特别适合于飞机纤维增强复合材料结构和表面涂层内部脱落或腐蚀的在役检测。

  【技术水平】技术性能参数:
  (1)温度测量精度:±2%。
  (2)热灵敏度:0.08℃(30℃时)。
  (3)空间分辨率:1.3mrad(毫弧度)。
  检测性能指标:
  (1)可检测损伤类型:复合材料层压板分层、脱粘等内部损伤;复合材料蜂窝夹芯结构面板与蜂窝芯脱粘、蜂窝芯塌陷、积水、积油等。
  (2)最小检测损伤面积:16mm2(埋深1mm)。
  (3)检测速度:单次检测时间≤60s(连续工作状态)。

  【可应用领域和范围】红外热波无损检测系统主要用于飞机、无人机和直升机等纤维增强复合材料构件的损伤检测及修理工作。该检测系统能够检测构件内部的面积型损伤,可实现损伤面积和埋藏深度定量计算,为复合材料构件损伤修理方案的制订提供参考数据,并可用于修理后的质量检查。
  可用于航空航天飞行器设计与制造、飞行器在役维护保障等领域,尤其适用于纤维增强复合材料结构的损伤检测评估与维修质量检查。

  【专利状态】已获得1项发明专利。

  【技术状态】小批量生产阶段

  【合作方式】技术转让  合作开发

  【预期效益】由于显著的减重效能和吸波隐身特性,先进纤维增强复合材料正逐步成为现代新型飞机的主要结构材料,应用于雷达罩、机翼、垂尾、方向舵和机身结构件等部位。国产大型客机和运输机等都已在使用复合材料结构,除此以外,复合材料在其他航空航天飞行器如直升机、各型导弹和小型舰艇中的应用也在不断扩大。复合材料结构的大量使用必然伴随相应的维护和修理需求,尤其是损伤检测和修理质量控制方面,因而本检测设备具有较好的推广应用前景,经济效益可观。

  【联系方式】杨小林  0376-6655624



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