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1、第21卷第3期机电产品开发与创新Vol.21,No.3·测20试08与年控5制月·Development&InnovationofMachinery&ElectricalProductsMay.,2008飞机零部件成形损伤红外热成像检测技术12吴德新,黄通生(1.空军第一航空学院,河南信阳464000;2.沈空外场部,辽宁沈阳116100)摘要:介绍了红外热成像无损检测的基本原理及检测方法,并对此检测方法的优缺点进行了分析。分析了影响红外热成像检测灵敏度的因素,并用飞机涡轮叶片、玻璃纤维蒙皮与铝合金夹芯胶接而成的蜂窝结构进行验证。试验的结
2、果表明,该技术不仅可用于检测缺陷的有无,还可及时准确的早期预报和诊断飞机零部件疲劳裂纹等缺陷。关键词:红外;热成像;成形缺陷;早期裂纹中图分类号:TM93文献标识码:A文章编号:1002-6673(2008)03-150-03扫描观察被测试件表面上的由于缺陷和材料不同的热特0引言性引起的温度变化就是红外热成像检测的物理基础。在航空维修过程中,及时发现飞机结构及零部件的将一固定热量q加在工件表面时,热流均匀注入工损伤是飞机损伤检测的基本任务。近年来,许多部队装备件表面,并扩散进入工件内部,其速度由工件内部性质了新型战机。早期的预报和诊断是飞
3、机损伤检测的发展趋决定。如果工件中有缺陷存在,则均匀热流就被缺陷阻势,及时准确的早期预报疲劳裂纹等缺陷的产生,可以避挡(热阻),经过时间延迟,在缺陷部位发生热量堆积,免飞机主要受力构件或零部件在飞行中的突然断裂,从而在其表面产生过热点,表现为温度异常。用红外热像仪减少或消除机毁人亡的重大事故。因此,将新的飞机损伤扫描观察时,在荧光屏上就会出现一个与其它部位差别检测方法应用于飞机零部件的检测具有十分重要的意义。明显的亮斑。使用此方法可以检测胶接和焊接件中的脱粘或未焊透部位,以及固体材料中的裂纹、空洞、夹杂1红外热成像检测技术等缺陷。其原理如
4、图1所示。红外热成像技术是一种新的应用于飞机零部件的损热注入后出现最大温差所需时间是一个很重要的伤检测方法,它可以及时准确的实现对飞机零部件疲劳量。根据加热时间和加热结束后测量温度之间的延迟时裂纹等缺陷的产生进行早期预报和监测。什么是红外热间可控制热注入工件被检工件成像检测技术呢?白色的太阳光经过散射后被分成红、的深度。对于不同材橙、黄、绿、青、蓝、紫的七色光带,位于可见红光外料,不同深度的缺均侧,肉眼看不到的光线叫红外线。红外线是英国物理学陷,延迟时间是不同匀红外热像仪加缺陷热家威·赫谢尔(W·Herschel)在研究太阳光谱的热量分的
5、。飞机零部件属于布时发现的。红外热成像无损检测是红外检测技术的一金属材料且缺陷多为显示种。它利用红外摄像机和红外热像仪把物体自身辐射中近表面缺陷,只需很图1红外热成像检测原理示意图的红外辐射转化成可见图像,然后观察热图像,根据热短时间的延迟就可以Fig.1Indicatingtheoryfigureof图像判断零部件或材料有无缺陷以及缺陷的位置,从而进行检测。对于非金infraredthermalimagingtesting实现对零部件或材料的无损检测[1]。属材料或缺陷深度较大时,就需要较长延迟时间才能进行检测[1]。2红外热成像检测的
6、基本原理3影响红外热成像检测灵敏度的因素红外热成像检测的理论是基于热辐射的普朗克定律。红外无损检测技术的影响因素很多,大致可归纳为收稿日期:2008-01-09三个方面,即红外热像仪的影响、热源的影响和试验技作者简介:吴德新(1962-),男,河南息县人,学士,讲师。主术的影响等。要研究方向:无损检测技术的应用,在各类刊物发表论文二3.1红外热像仪性能指标的影响十余篇;黄通生(1954-),男,辽宁沈阳人,高级工程师。主要研究方向:无损检测技术的应用,在各类刊物发表论文十余篇。国内外各型号热像仪的性能指标中,如温度分辨率>150·测试与控
7、制·0.1℃,测温范围在20～1400℃,帧像素为(256×256×8)bits4红外热成像检测的特点时,则都能满足红外热成像无损检测的要求。但是,当扫描速度大于25场/s时,则响应速度太慢,不易在最佳时间内检测红外热成像检测与五大常规检测方法及其它检测方出缺陷处的最大温差,不适合应用于红外热成像无损检测。法相比,具有以下特点:①非接触测量,不与被测物体接3.2检测所用热源的影响触,不破坏温度场;②精度高,在一定条件下能分辨用于红外热成像无损检测的热源很多,在进行红外0.01℃的温度差;③空间分辨率高,可测小目标;④反应热成像无损检测时,
8、热源向被检物注入热流,通过被检快,可在几毫秒内探测目标温度并以热图的形式显示;⑤物的缺陷处与无缺陷处的热传导差异形成温差,传到表检测时操作简便,安全可靠,易于实现自动化和实时观面上,从而用红外
