紅外熱成像檢測方法具有快速、無需耦合、非接觸、檢測結(jié)果顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對飛機(jī)復(fù)合材料的大面積、快速外場原位檢測，對脫膠、分層等故障有理想的檢測效果。

紅外熱成像檢測技術(shù)可分為主動式和被動式兩類，飛機(jī)復(fù)合材料檢測通常采用主動式檢測。主動式紅外熱波成像檢測又可以分為反射法和透射法兩種，飛機(jī)復(fù)合材料原位檢測需要從單側(cè)進(jìn)行，因此通常采用反射法。

主動式紅外熱成像檢測的基本原理是：通過熱激勵(lì)源對被檢件表面進(jìn)行熱波激勵(lì)；有缺陷處的表面溫度在熱傳導(dǎo)過程中會出現(xiàn)異常，紅外輻射亮度不同，通過熱像儀對紅外輻射亮度進(jìn)行觀測并生成圖像，最后經(jīng)過信號處理和圖像分析實(shí)現(xiàn)對被檢件表面和近表面缺陷的檢測和識別。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)的紅外熱成像檢測設(shè)備對預(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)槳葉長度較長，采用了分段檢測。

試驗(yàn)表明，閃光燈激勵(lì)的紅外熱成像檢測方法能夠有效檢測埋藏深度較淺的復(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方法。

研制了基于鹵素?zé)艏訜岬谋銛y式紅外熱成像檢測系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)對預(yù)置人工缺陷的復(fù)合材料試件進(jìn)行了檢測試驗(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，但不能檢測出埋藏深度接近試件厚度的人工缺陷。

激光剪切散斑檢測方法研究

相比紅外熱成像檢測方法，激光剪切散斑檢測方法同樣具有快速、無需耦合、非接觸、檢測結(jié)果顯示直觀等優(yōu)點(diǎn)。

激光剪切散斑檢測方法的基本原理是：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設(shè)備對鋁蜂窩構(gòu)件進(jìn)行了檢測試驗(yàn)。檢測結(jié)果直觀地顯示出了兩處脫粘缺陷。試驗(yàn)結(jié)果表明，激光剪切散斑檢測技術(shù)能夠有效檢測出鋁蜂窩脫粘缺陷。

結(jié)論

不同的聲學(xué)檢測方法互補(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)各類常用復(fù)合材料缺陷檢測，但是傳統(tǒng)檢測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方法對于其適用的檢測對象和缺陷類型，可以顯著提高原位檢測效率。傳統(tǒng)聲學(xué)檢測方法與紅外熱成像或激光剪切散斑檢測方法配合使用，有望在確保檢測可靠性的前提下大幅提高復(fù)合材料外場檢測效率。