紅外熱成像檢測(cè)方法具有快速、無需耦合、非接觸、檢測(cè)結(jié)果顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飛機(jī)復(fù)合材料的大面積、快速外場(chǎng)原位檢測(cè)，對(duì)脫膠、分層等故障有理想的檢測(cè)效果。
紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩類，飛機(jī)復(fù)合材料檢測(cè)通常采用主動(dòng)式檢測(cè)。主動(dòng)式紅外熱波成像檢測(cè)又可以分為反射法和透射法兩種，飛機(jī)復(fù)合材料原位檢測(cè)需要從單側(cè)進(jìn)行，因此通常采用反射法。
主動(dòng)式紅外熱成像檢測(cè)的基本原理是：通過熱激勵(lì)源對(duì)被檢件表面進(jìn)行熱波激勵(lì)；有缺陷處的表面溫度在熱傳導(dǎo)過程中會(huì)出現(xiàn)異常，紅外輻射亮度不同，通過熱像儀對(duì)紅外輻射亮度進(jìn)行觀測(cè)并生成圖像，最后經(jīng)過信號(hào)處理和圖像分析實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢件表面和近表面缺陷的檢測(cè)和識(shí)別。其中，熱激勵(lì)源有高能閃光燈、電吹風(fēng)、電熱毯、激光、鹵素?zé)舻榷喾N形式。
北京航空工程技術(shù)研究中心利用TWI公司生產(chǎn)的紅外熱成像檢測(cè)設(shè)備對(duì)預(yù)置人工缺陷的復(fù)合材料試件以及直升機(jī)槳葉等工件進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)。該設(shè)備采用制冷型熱像儀進(jìn)行熱像采集，采用雙閃光燈陣列進(jìn)行熱激勵(lì)。檢測(cè)的直升機(jī)槳葉膠接結(jié)構(gòu)中，鋁蒙皮與鋁肋板通過膠層粘接到一起。由于直升機(jī)槳葉長(zhǎng)度較長(zhǎng)，采用了分段檢測(cè)。
試驗(yàn)表明，閃光燈激勵(lì)的紅外熱成像檢測(cè)方法能夠有效檢測(cè)埋藏深度較淺的復(fù)合材料分層、脫粘等面積型缺陷，尤其適合檢測(cè)導(dǎo)熱較快的或蒙皮較薄的工件。
以閃光燈作為熱激勵(lì)源，需要大容量電容進(jìn)行充放電，檢測(cè)設(shè)備小型化、便攜化困難，因此研究了采用其他形式熱激勵(lì)源的紅外熱成像檢測(cè)方法。
研制了基于鹵素?zé)艏訜岬谋銛y式紅外熱成像檢測(cè)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)對(duì)預(yù)置人工缺陷的復(fù)合材料試件進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)。
其中，碳纖維壁板試件厚6mm，預(yù)先加工了φ10mm和φ5mm人工缺陷各5個(gè)，距表面距離分別為1，2，3，4，5mm。
試驗(yàn)結(jié)果表明，研制的設(shè)備能夠檢測(cè)出埋藏深度較淺的φ5mm人工缺陷和埋藏深度略深的φ10mm人工缺陷，但不能檢測(cè)出埋藏深度接近試件厚度的人工缺陷。
激光剪切散斑檢測(cè)方法研究
相比紅外熱成像檢測(cè)方法，激光剪切散斑檢測(cè)方法同樣具有快速、無需耦合、非接觸、檢測(cè)結(jié)果顯示直觀等優(yōu)點(diǎn)。
激光剪切散斑檢測(cè)方法的基本原理是：物體用相干激光照射，借助帶有雙折射晶體的圖像剪切照相機(jī)成像；雙折射晶體把一個(gè)物點(diǎn)分成像面上的兩個(gè)像點(diǎn)，從而在視頻照相機(jī)的圖像傳感器上產(chǎn)生一對(duì)側(cè)向錯(cuò)位像，物體加載變形前后得到兩幅散斑圖像經(jīng)視頻圖像探測(cè)器采集數(shù)字化；通過兩幅散斑圖相減形成新的干涉條紋圖，根據(jù)干涉條紋圖變化就可以判斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。
北京航空工程技術(shù)研究中心利用LTI公司生產(chǎn)的激光剪切散斑檢測(cè)設(shè)備對(duì)鋁蜂窩構(gòu)件進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)。檢測(cè)結(jié)果直觀地顯示出了兩處脫粘缺陷。試驗(yàn)結(jié)果表明，激光剪切散斑檢測(cè)技術(shù)能夠有效檢測(cè)出鋁蜂窩脫粘缺陷。
結(jié)論
不同的聲學(xué)檢測(cè)方法互補(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)各類常用復(fù)合材料缺陷檢測(cè)，但是傳統(tǒng)檢測(cè)方法效率偏低的問題突出，需要采用新技術(shù)新手段改善；紅外熱成像和激光剪切散斑檢測(cè)方法對(duì)于其適用的檢測(cè)對(duì)象和缺陷類型，可以顯著提高原位檢測(cè)效率。傳統(tǒng)聲學(xué)檢測(cè)方法與紅外熱成像或激光剪切散斑檢測(cè)方法配合使用，有望在確保檢測(cè)可靠性的前提下大幅提高復(fù)合材料外場(chǎng)檢測(cè)效率。
