铝蜂窝复合材料内部积水的数字射线成像检测.pdf

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1、铝蜂窝复合材料内部积水的数字射线成像检测WaterDetectioninAluminUmHoneycombMaterialsbyDigitalRadiography■喻星星1王晓青2张朝晖2／I长沙航空职业技术学院2石家庄海山实业发展总公司摘要：采用数字射线成像检测技术对飞机铝蜂窝复合材料结构内部积水进行无损检测．并对其影像特点进行分析，对发现的可能积水蜂窝区钻孔吸水，以验证检测结果。实验结果表明，该检测技术可以快速有效地识别铝蜂窝结构积水．并能对其进行精确定位．对保障飞机铝蜂窝复合材料结构件的修理质量具有重要作用。关键词：数字射线成像：铝蜂窝复合材料：积水；胶：图像识别K

2、eywords：DRimaging；aluminumhoneycombmaterials；water；glue；mageidentification0引言铝蜂窝结构是一种典型的工字梁结构，具有体轻质刚、承载大、比重轻，强度、结构稳定，比强度、比刚度高，不易变形，隔音、隔热、缓冲、防震、防火能力强，抗风化等优点，广泛应用于飞机方向舵等关键部位。飞机在经过长时间的服役后，其铝蜂窝结构密封性能将会下降，在雨水、冷凝水等因素的共同影响下，容易造成内部积水。内部积水会进一步引起增重、脱胶、内部腐蚀、蜂窝结冰胀裂以及结构强度降低等严重问题，从而危及飞机的飞行安全⋯。因此，在飞机定期大修

3、期间，必须对铝蜂窝结构内部积水进行无损检测。目前，用于铝蜂窝结构内部积水检测的方法主要有红外热像法”“、x射线法等”’61。红外热像法容易受加热不均、被检件表面发射率以及表面形状的影响，检测能力受到一定限制。传统x射线法因采用胶片成像，导致曝光剂量较大、曝光时间长、检测速度慢，同时不82I雕空维信与工程重蜀口圈一一AVIATIONMAINTENANCE占ENGINEERING利于对积水点的精确定位。1铝蜂窝内部积水数字射线成像检测原理x射线在穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射的原因其强度会减弱。强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿透的厚度”¨”。铝

4、蜂窝复合材料内部积水的射线检测法正是利用了上述原理，由于水与空气的衰减系数不同，如果被透照铝蜂窝复合材料内部存在局部积水，该局部区域透过的射线强度就与周围产生差异。将感光传感器放置在适当位置，使其在透过射线的作用下感光，经过图像处理后，可根据其黑度的差异，识别黑度差异影像的位置和性质。图l所示为不同的物质衰减系数和透照厚度下射线检测影像黑度差异示意图。x射线数字直接成像检测技术(DR)是近几年发展起来的全新的数字化成像技术。数字平板有非晶硅(a-Si)、非晶硒(a-Se)和CMOS三种【7】，本文采用非晶硅型数字成像平板，图2所示为其成像原理示意图。非晶硅平板成像原理可简述

5、为：x射线首先撞击成像板上的闪烁层(x射线转换为光线需要的中间媒体)，该闪烁层以与所撞击的射线能量成正比的关系发射光电子，光电子被置于其下的硅光电二极管阵列采集，并将其转化成电荷。硅元件按所吸收射线量的多少产生正比例的正负电荷对，并储存于薄膜晶体管内的电容器中，所存储的电荷与其后产生的影像黑度成正比关系。扫描控制器的读取电路将光电信号转换为数字信号，经处理后■■■■■●■-一●●●●■■■■■■广]图1射线检测影像黑度差异示意图X射线光子上上上山上上竺竺竺竺兰竺竺!!可见光非晶硅光电二极管及薄膜晶体管阵列电荷数据读出电路图5V-RX全便携DR无损检测系统数字信号图像表1)(

6、射线数字直接成像检测系统主要参数图2非晶硅平板成像板工作原理获得的数字化图像在监视器上显示。DR检测技术有效克服了传统射线检测的缺点，其成像板具有相当于普通工业胶片50～100倍的感光灵敏度，因此所需的x射线曝光剂量低、曝光时间短，且两次照射期间不需更换胶片和存储荧光板，只需要几秒钟的数据采集，就可以观察到清晰的图像，检测速度和效率远高于胶片和CR技术¨。9J，同时图像处理软件具有精确定位功能，方便对积水点的定位。2检测平台及设备铝蜂窝复合材料DR检测选用以色列维迪思科的V—RX全便携DR无损检测系统，包括x射线源、数字成像板、智能ICU、计算机等，如图3所示。系统主要参数

7、如表1所示。x射线机的参数设置为曝光时间400ms、电压80KV、电流3．0mA、焦距1000mm。实际检测成像板、工件及射线源布置如图4所示。3检测结果及图像分析采用DR检测技术对大修飞机铝蜂窝复合材料进行积水检查，由于积水处闪烁材料非晶硅成像面积22：m111、222mm成像板尺寸360mm×330mmX13mm分辨率35LProml图像像素230万AD转换14b儿不失真放大倍数1-8倍能量范围()、300kV图4实际检测布置图铝蜂窝孔对射线的衰减要高于周边无水处，因此在积水处的图像显示与其周边有明显差异(由于