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扬州市迎松静电喷塑厂

Yangzhou Yingsong Electrostatic Spraying Factory

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航空复合材料结构非接触无损检测技术的进展与发展趋势

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发布时间:
2021-12-01 01:29:20
【摘要】:

新型高性能复合材料的研究与开发已成为国内外研究的热点。各种新型复合材料的优异性能得到了验证和广泛认可,航空航天领域发挥着越来越重要的作用?随着材料技术的成熟和产品质量的提高,高性能复合材料航空航天领域的比例显著增加(波音787“梦想”飞机使用的复合材料数量已达到结构质量的50%,有的甚至取代金属作为一些核心部件的主要结构材料,从而实现航天技术发展的质的飞跃??应用于航空航天领域的新型复合材料主要包括纤维增强复合材料(CFRP?GFRP?Glare)?夹层结构复合材料(蜂窝夹层复合材料泡沫夹层复合材料)?耐高温复合材料(C/C复合材料?C/SiC复合材料),通常具有高比强度?高比刚度?优异的性能,如高模量和耐腐蚀性?碳纤维增强聚合物(CFRP)已广泛应用于天线罩中?飞机机身?翅膀垂直尾翼、方向舵和其他部件?图1(a)和图1(b)分别显示了波音787复合材料机身和机翼后缘?高弹性模量蜂窝夹层复合材料?隔音?天线罩是否采用隔热和防潮措施?发动机隔音板?飞机机身?直升机旋翼桨叶和机舱地板等?图2显示了Mi-24直升机的旋翼桨叶结构?纤维增强陶瓷基复合材料(CMC)耐高温?抗氧化剂抗烧蚀性?良好的高温机械性能等特性逐渐取代金属成为新一代航空材料?航天器用高温热结构材料,典型应用包括航空发动机燃烧室?涡轮火箭发动机喷管等关键耐高温部件?用于大型客机和新型军用飞机的新一代高速刹车片?图3显示了液体火箭发动机C/SiC喷管高空平台上的试运行?橡胶涂层金属材料因其优异的耐腐蚀性而被用于火箭发动机燃料筒?

手艺材料特性和使用条件是影响复合材料构件缺陷的重要因素。当缺陷尺寸达到一定值时,将导致部件性能显著下降。利用无损检测技术检测和评价新型复合材料构件的质量,确保其完整性是制造和服务环节的重要内容?由于航空航天新型复合材料的制造成本高?特殊的结构和应用环境对无损检测技术提出了更严格的要求?更有针对性的测试条件和测试要求,包括无法使用耦合剂?探测空间小?组件大小?复杂结构?高效的检测和实时直观的检测结果?研究适合复合材料新技术发展水平的无损检测技术,并根据不同的检测条件和检测要求提出合理的检测和评价方法,已成为国内外研究者的一个新课题?

各种非接触检测技术的迅速发展为解决上述检测要求提供了新的思路。有多种非接触检测技术为航空航天制造和维护提供服务。每种方法都以其独特的技术优势广泛应用于不同的领域?它不同测试目的的应用中发挥着巨大的作用。这种技术新型复合材料的生产和维护以及具有特殊环境要求(高温、高压、核辐射、腐蚀等)的测试任务的质量评估方面具有显著的优势和应用潜力?非接触无损检测技术的应用能大大提高检测效率吗?节省维护费用?缩短模型的开发周期。这些技术主要可分为基于机械振动的空气耦合超声检测技术和基于光学的红外热成像技术?散斑干涉术?全息成像?太赫兹技术?超导量子干涉器件(SQUID)与激光超声?电磁超声等混合技术?结合航空航天技术的发展趋势和新型复合材料该领域的检测要求,本文重点研究了空气耦合超声检测技术该领域的研究热点和应用潜力?红外热成像?激光超声检测技术?散斑干涉术的技术特点是什么?本文综述了非接触无损检测技术的研究进展和应用,并展望了非接触无损检测技术的发展趋势,以期为该技术航空航天领域的研究和应用提供一些参考?

1非接触无损检测技术的研究进展

1.1空气耦合超声检测技术

空气耦合超声检测技术是一种以空气为耦合介质的非接触式声学检测方法。除了耦合介质的不同外,空气耦合超声检测技术与传统超声检测技术超声激励机理和声传播机理上几乎没有区别?这项技术是非接触式的吗?良好的检测分辨率?易于自动化?适用于现场检测,具有技术成熟的优点。但该技术一般采用点对点扫描,检测效率较低。同时,超声波衰减导致接收信号的信噪比降低?

空气耦合条件下,由于空气与被测物体声阻抗差异大,空气对高频声波的吸收率高,超声波接收信号弱,信噪比低。提高空气耦合条件下的接收信号强度和信噪比是该技术发展和应用面临的首要问题?国内外主要研究方向包括新型高性能空气耦合超声换能器?低噪声激励接收放大器?新的检测方法?励磁信号编码技术和数字信号处理技术?空气耦合超声换能器是决定空气耦合超声检测技术发展水平的关键。根据能量转换方式可分为压电型和电容型(或静电型)?近年来,为压电换能器开发的各种高性能能量转换材料(如聚合物复合材料)和声学匹配膜材料使压电换能器具有较低的声阻抗和低密度?多孔的良好的高频机电响应?低声阻抗(0.028~0.040mrayl)?低介电损耗和机械损耗的高性能声学匹配膜材料的应用,包括多孔聚丙烯铁电薄膜?硅橡胶?聚偏氟乙烯(PVDF)大大提高了压电换能器的能量转换效率(一般大于30dB),频率已扩展到60KHZ~2MHz。它被广泛使用?由于新型电容式微加工超声换能器(cMUT)具有比传统压电换能器更高的机电转换效率和灵敏度?宽带良好的声阻抗匹配特性是空气耦合超声换能器发展的新趋势。图4和图5分别显示了电容式空气耦合超声换能器的组成原理和换能器结构?

激励和接收放大系统是空气耦合超声检测系统的重要组成部分。研制了一种高性能、低噪声、峰值电压为500~800V的空气耦合超声换能器激励放大系统。结合空气耦合换能器内部的超低噪声前置放大器,接收信号可以放大到100dB以上,满足大多数材料的测试要求?探测方法研究方面,穿透探测技术已经非常成熟并得到广泛应用。南伊利诺伊州立大学的Stonewski使用225khz传感器可靠地识别了距离厚度为36.33mm的C/C复合制动盘直径为12.7mm的人工平底孔?灵魂 Ys和其他人使用470kHz传感器检测眩光3-3/2复合材料中直径为25mm的预设分层缺陷。对于C扫描结果,缺陷直径为22mm?空气耦合超声同侧检测技术可以检测蜂窝夹层材料的损伤缺陷,并确定分层和损伤缺陷的类型?尺寸和位置,该技术能否满足快速原位检测的需要?超声信号数字处理技术(噪声滤波和脉冲压缩处理技术等)是提高接收信号信噪比的重要手段。Sasaki等人利用调幅信号驱动40KHz窄带换能器获得高信噪比的回波信号,测距精度可达0.02mm(0.1~0.5m范围内)?雷达技术中常用的线性/非线性调频脉冲压缩技术?相位编码脉冲压缩技术超声检测领域的应用,大大提高了检测信号的信噪比。我国对调频脉冲压缩方法的研究取得了实际的研究成果?非线性调频?相位编码脉冲压缩技术CFRP/GFRP复合材料空气耦合超声检测中的应用可以检测材料中的脱粘?夹杂物和其他缺陷?

20世纪20年代,空气耦合超声技术首次用于测量南极冰盖的厚度(频率20~100kHz之间)?过去的40年中,这种测试技术发展非常迅速,并已被证明是对纤维增强复合材料(CFRP?GFRP?眩光)的测试和评估?蜂窝芯/泡沫夹层结构材料?金属耐高温陶瓷材料等质量的有效手段?

该方法不仅可用于评价泡沫夹层复合材料中泡沫芯与泡沫芯之间的脱粘。层压复合材料中的内部分层缺陷也可以检测C/C复合材料制动盘中的夹杂物和不均匀缺陷?空气耦合超声检测技术已应用于新型航空复合材料的检测,实现了波音737机翼后缘蜂窝夹层材料的检测?A320副翼?波音737机尾?黑鹰直升机旋翼?泡沫夹层材料及其相应部件的检测如图6所示,用于检测波音737机翼的后缘。德国无损检测技术研究所Hfus2400airtech系列?Ultran®;NCT?NCG系列传感器和secondwave m510系统?QMI®;该公司的as系列传感器和airscan sonda-007cx检测系统?日本Probe®;公司的naut21测试系统具有优异的测试性能,已应用于航空航天特种材料和部件的质量评估?

1.2红外热成像技术

红外热成像技术基于物体的热辐射特性,利用红外热像仪观察材料缺陷区与完好区的红外辐射差异,检测物体内部缺陷?红外辐射差分信号的数字处理将人眼的可视范围扩展到红外波段?该技术非常适用于大型零件的全现场快速检测。检测速度是浸水C扫描检测速度的30倍以上。它还具有操作简单的优点?测试结果直观吗?实时的?该方法便于现场检测,但检测分辨率受探测器自身性能的限制,难以从热图像中识别和定量分析深层缺陷?

本技术研究主要集中高性能探测器技术上?新的检测方法?信号和图像后处理技术?早期,该技术受到检测精度的影响,极大地限制了其应用范围?高速?高像素?随着高灵敏度红外热像仪的出现和计算机数字信号处理技术的进步,该技术得到了迅速发展。探测器作为整个红外系统的核心和关键部件,是研究的重点。半导体技术的发展导致了新型探测器的发展。高像素碲化汞镉(HgCdTe)已得到广泛应用,制冷量子阱探测器(如640)×480像素(GaAs/AlGaAs焦平面型)也已问世。非致冷焦平面探测器(非晶硅、氧化物晶体、热释电陶瓷)消除了昂贵的低温制冷系统和复杂的扫描设备,使红外热像仪向高精度方向发展?小型化低功耗?低成本?长寿命方向?检测方法方面,脉冲红外热像仪(PT)检测速度快,能够快速检测CFRP/GFRP复合材料的脱粘?夹杂物和冲击损伤缺陷,但测试结果易受热源均匀性的影响?热发射率?环境反思?几何结构和其他因素?锁定热成像(LT)技术已应用于航空航天?军用和民用设备的安全可靠性测试中,使用较低的调制频率可以获得较厚材料的深层缺陷信息,但测试时间较长?脉冲相位红外热成像(PPT)技术具有很强的抗干扰能力?深度缺陷可以检测,克服了脉冲热成像技术对加热均匀性的严格要求和锁相红外热成像技术处理时间长的限制?由于该方法基于相位信号的傅里叶变换,能量限制特定相位,必须增加单个脉冲的激发能量?新的调频红外热成像方法克服了锁相红外热成像技术检测时间长的问题?脉冲红外热成像技术需要较高的激发能量。它能激发能量较低的较深区域检测缺陷吗?红外热成像技术扩展了基于不同激发模式的多种探测技术。常用的主动热激发源包括光?热的有磁性的被测对象材料的声音等?结构对于缺陷类型和检测条件,可采用不同的热源对试件进行加热,以获得理想的检测效果?基于机械波缺陷区产生的摩擦热效应,建立了超声红外热成像技术,并应用于航空发动机叶片裂纹的检测?诺梅克斯?蜂窝结构蒙皮脱粘和表面裂纹的检测中得到了验证和推广。图7显示了通过超声波红外热成像技术检测Nomex蜂窝结构的皮肤脱粘和表面裂纹?基于电磁感应原理和涡流热效应,提出了电磁激励红外热像无损检测技术。检测金属板材料内部裂纹和缺陷时,可获得较高的检测率。Petre大学的Tsopelas和siakavellas比较了图像提取?研究发现,傅里叶变换方法可以检测更多的裂纹缺陷(20个裂纹缺陷中的15个)?信号和图像后处理技术方面,可以采用新的图像边缘检测技术吗?减少不均匀加热的图像融合技术?表面反射和其他因素对结果的干扰提高了测试结果的可靠性和准确性?

  

美国通用电气公司?波音公司?洛克希德?NASA等已将红外热成像技术作为一种重要的检测手段应用到实际生产中,ASTM制定了脉冲红外热成像检测标准和航空航天复合材料无损检测指南?瑞典加拿大俄罗斯联邦德国法国和其他国家是否已将这项技术应用于航空航天领域?陶瓷制品橡胶发动机金属喷嘴?粘结CFRP材料?铆接皮肤?粘结蜂窝夹层结构的质量检验?国外对红外热成像技术应用设备的研发较早,FLIR®;?德国InfraTec®;便携式高性能制冷红外热像仪(HgCdTe探测器,热敏NETD <20mK)已经得到非常普遍的应用?美国?法国?以色列等都已具备生产高性能非制冷型氧化钒红外探测器的能力,并开始着手研制新一代非制冷微量热型红外热像系统?国内首都师范大学?北京航空航天大学?大连理工大学?南京航空航天大学?北京航空材料研究院等红外热像技术研究方面也已取得较大成果,相应技术的应用领域包括火箭发动机机体?火箭壳体?航空发动机喷管?发动机热端部件热障涂层?涡轮叶片等的检测,能快速检测出C/SiC复合材料构件?蜂窝夹芯结构和多层胶接结构中的分层和脱粘缺陷,而且对航空器近表面缺陷?导弹及舰船层压材料内部缺陷?蜂窝材料内部积水?断裂极限?疲劳极限等具有很好的检出能力?

1.3激光超声检测技术

1926年,两位法国科学家证明脉冲激光束可以固体和液体中激发声波,然后根据这一原理开发了光学?热声学等多学科交叉的激光超声检测技术取得了长足的发展?由于球面透镜或柱面透镜易于将激光束聚焦为点源或线源,因此材料表面激发聚焦声源或线声源非常方便。光纤还可以引导激光进入不可接近的区域,这为复杂形状部件的检测和大部件的远程线检测奠定了良好的技术基础。激光超声脉冲宽度可达纳秒级,具有很高的微缺陷检测能力。激光扫描速度比机械扫描快得多?然而,该技术的接收信号受光声转换效率的影响很大。同时,激励宽带信号的特性给缺陷特征信号的识别带来了一定的困难?

该技术的研究重点是激光超声信号的激发机理?超声波信号的接收和检测方法等?固体中激光激发超声波的机理是复杂的。热弹性效应和热烧蚀效应是国内外研究的热点。当低功率密度的激光束照射固体材料表面时,由于辐照区域的高热量集中,会产生热弹性效应,导致材料沿表面迅速膨胀并传播到材料内部?当激光功率密度大于材料损伤阈值时,由于烧蚀效应,材料表面瞬间蒸发,并激发超声波。这种效应会刺激强烈的纵波吗?横波和表面波,但会材料表面造成一定深度的烧蚀,这仅适用于某些场合?激光源产生的超声脉冲为宽带窄脉冲(带宽可扩展到100MHz以上),因此一般要求为宽带信号接收系统。常用的超声波信号接收方法可以采用光学传感器(干涉法和光束偏转法),检测方法主要是干涉法(包括零差法、外差法、迈克尔逊法、法布里-珀罗法、马赫-泽德尔法等),也可以采用宽带超声波传感器(压电或静电)?电磁传感器等?激光超声面临的主要问题包括能量转换效率低?检测灵敏度低、增加激光激发能量或采用连续激光激发容易引起材料表面烧蚀。因此,建立一种与其他方法相结合的新型混合技术是一种新的思路?基于激光和空气耦合超声换能器组合的检测技术是一种简单的超声激励和接收方法,可实现复合材料和金属构件中垂直裂纹和裂纹缺陷的检测,对飞机上热塑性复合材料的近表面裂纹具有良好的检测效果?该技术还可以激发和检测散装结构中的纵波?横波?固体界面的漏表面波和薄板中的兰姆波?针对不同的检测对象选择合理的声学模式进行分析,可以快速得到不同的检测结果。图8显示了通过激光干涉测量系统测量气固界面处的表面泄漏波?

由于树脂基复合材料具有较强的激光吸收能力,激光超声转换效率能够满足检测要求,因此该技术的应用可以实现碳纤维复合材料的应用?层压复合材料?蜂窝夹层材料(CFRP或GFRP蒙皮)缺陷检测?洛克希德·马丁公司对F-22复合进气道使用了激光超声检测系统?对JSF机翼传力结构等部件进行了测试,大大提高了检测效率,也可以实现对飞机发动机和机翼的质量评估。图9显示了使用激光超声系统对F-22复合材料进气道进行的检查?iPhoton®;该公司的IPlus大型机器人激光超声波检测系统已应用于新一代大型客机A380?自动快速检测具有复杂结构的复合材料部件,如A350XWB?南京大学中国?北京大学航空航天学院将这项技术应用于复合材料中典型缺陷和钻孔分层缺陷的检测。

1.4散斑干涉法

电子散斑干涉术(ESPI)是以激光为基础的?光电技术?基于数字图像处理技术的现代光学测量技术,以激光散斑作为被测物场变化信息的载体,通过观察待测材料加载时缺陷表面异常变形引起的异常光学干涉条纹,判断缺陷特征?用电子技术?随着计算机技术的飞速发展,电子散斑干涉测量的处理过程已经完全实现了数字化和自动测量分析?散斑干涉术快吗?多才多艺容易测量?高度自动化?高灵敏度,但对更深层内部缺陷的敏感性较差,且难以量化?

技术研究的重点是装载模式?测试方法?调制加载技术与图像信号处理?所采用的加载方式主要有真空加载?热负荷?声载荷?电磁加载,选择不同的加载方式可以实现对复合材料中不同类型缺陷的检测和评价?检测方法研究方面,电子剪切散斑干涉(ESSPI)技术是新发展起来的。该技术通过玻璃光楔的偏转,焦平面上以与楔的楔角相同的方向生成两个剪切图像(即,图像平面上形成一个物体的两个错位图像)。对变形前后的两幅散斑干涉图像进行处理,使对位移敏感的干涉条纹对位移变化敏感。因此,与ESPI相比,该技术受外部干扰少,不需要避光,不需要特殊的隔振,易于成像,并且可以快速测量表面位移?振动意外事故物体形态等?装载技术和图像信号处理技术也取得了巨大的成就,极大地推动了这项技术的发展。斯图加特大学的Gerhard和Busse传统ESPI技术的基础上,通过调制和加热建立了锁相散斑干涉检测系统。图10显示了锁相ESPI检测系统的组成原理?通过相图分析,可以得到缺陷材料中的位置,这弥补了传统ESPI对深层缺陷检测效果不理想的不足。锁相加载技术用于清晰识别6mm丙烯酸板(PMMA)和13mm蜂窝材料同一平面坐标中不同深度的缺陷?应用相移技术和小波图像去噪技术可以大大提高散斑图像的质量和测量精度。Findeis和其他人将相移技术应用于ESPI和ESSPI,以实现对瞪羚直升机旋翼叶片的检测,如图11所示?

通过分析散斑条纹相图,还可以确定蜂窝芯位于20?不同深度(如40mm)直径为12mm的人工缺陷?

我能用ESPI吗?ESSPI实时?可靠地检测眩光?玻璃纤维增强塑料?蜂窝夹层材料中的脱粘?分层的?冲击损伤?典型缺陷,如蜂窝积水,尤其是复合材料内部开裂?裂缝是敏感的。图12显示了通过ESPI技术检测到的C/C复合材料中的裂纹缺陷?散斑干涉技术已广泛应用于航空航天复合材料的质量评价?美国空军将ESSPI技术作为检测B-2飞机蒙皮和核心之间粘接质量的主要手段。肯尼迪航天中心利用这项技术探测航天飞机外油箱的热保护层和固体火箭推进器的热保护层?天津大学中国?南京大学航空航天学院?上海交通大学也将相应的技术应用于复合夹杂物?脱粘?核心晶格断裂?检测冲击损伤和其他缺陷?测试仪器方面,有早期的英国ealing®;维迪斯佩克?纽波特®;HC-4000等,ettemeyer®;研制的激光剪切成像系统已应用于航空航天领域,q830系统已获得Pratt&;惠特尼®;该公司已列入PW系列发动机维护和大修检查规范,并已被联邦航空委员会认可为飞机轮胎的强制性检查和评估手段,可用于脱粘(虚拟粘滞)检查喷气发动机部件研磨和密封装置的缺陷?火箭壳体材料粘接质量的线检测?直升机复合材料旋翼检查等?华南理工大学研制了BTJSLNT—1200 A便携式激光散斑轮胎检测仪,用于轮胎内部缺陷的检测。中国科技大学开发了一种便携式激光剪切散斑干涉系统,用于现场监测飞机的疲劳裂纹。

1.5各种检测技术的综合特性比较

各种非接触检测技术的综合特性比较如表1所示?

2非接触无损检测技术的研究趋势

2.1新的多技术融合检测方法

任何基于单一工艺原理的无损检测方法都有其优点和局限性。探索一种多技术集成的新型混合测试技术,可以实现优势互补,以更合理的测试方法达到质量评价的目的,提高测试效率和可靠性。这是未来无损检测技术发展的新趋势?通过选择不同的激励和接收方法,可以组合各种不同的新检测技术。例如,激光脉冲发生器激发的超声波和电磁超声换能器(EMAT)接收的超声波组合技术可用于检测裂纹和材料厚度。图13显示了通过激光EMAT混合技术对焊缝质量的监控?空气耦合超声换能器接收的激光激励超声检测方法非常适合于基于表面波的无损检测,尤其适用于复合材料表面缺陷的检测?超声红外检测技术对航空发动机叶片表面/近表面闭合微裂纹和复合材料脱粘缺陷具有良好的检测效果?空气耦合超声换能器激发声波,闭合裂纹区域产生摩擦热。用红外热像仪检测缺陷的方法可以应用于裂纹缺陷的检测吗?新开发的电磁红外热成像技术根据板中的裂纹缺陷改变涡流流向,实现缺陷分析。同时,将脉冲相位法和锁相法应用于电磁红外探测,提高了探测的可靠性?

2.2自动高速检测系统

快速高效的无损检测技术已成为国外航空装备研发制造的重要发展方向?俄罗斯联邦法国德国等国家正大力发展快速无损检测技术,以满足现代航空设备发展和高效制造的需要?

相控阵技术?自动控制系统和机器人技术的应用,解决了不规则表面构件的快速自动检测问题,特别是复杂大型构件的检测问题,大大节省了人力,保证了检测结果的完整性?重复性和可靠性,多通道检测系统?导波检测系统的设计和开发也是大幅度提高大型构件检测效率的重要手段?图14和图15分别是自动超声波检测系统和复合材料结构的三维C扫描测试结果?

检测过程中99%以上的时间用于检测非缺陷区域。快速识别可疑缺陷区域和关键且准确的区域扫描可以大大缩短检测时间?结合现代网络管理和智能控制系统,实现组件的快速发展?聪明的自动化检测是非接触式无损检测技术发展的主要趋势吗?

2.3计算机模拟和数字信号处理技术

新的计算分析方法(如有限差分、有限元、边界元、体积元等)和信号处理方法(如小波分析、数字滤波、功率谱分析等)已成为非接触无损检测技术研究和应用的重要内容?检测技术的复杂性和检测对象的多样性使得检测系统的设计和参数优化非常重要。有限元等仿真分析结果已成为建立检测方法和系统设计的重要参考,并已应用于EMA热检测?传感器优化设计?激光超声检测和相控阵系统的研发中,图16和图17分别采用有限元技术模拟了电磁红外涡流和热功率密度,以及不同直径激光激励超声孔内材料的声场分布特征?仿真分析技术也为实验研究提供了重要的理论基础,大大减少了实验次数,已成为应用于检测技术研究的重要手段。图18显示了使用有限差分(FDTD)技术模拟介质中的声场?电子技术和计算机技术的飞速发展及其成本的大幅降低,加速了现代数字信号处理技术无损检测领域的应用?时频分析?小波变换?维纳滤波技术?维格纳维尔分布?脉冲压缩技术无损检测中的应用极大地提高了信号的分辨率和信噪比?同时,检测信号处理的硬件(如DSP系统)使高效的信号处理和成像方法实用化,检测结果的可靠性显著提高,结果分析更加方便,实现了高分辨率实时动态成像?

2.4小型化?便携式检测设备和装置

微机械系统(MEMS)技术?随着电子信息技术和新材料技术的飞速发展,传感器制造进入了一个新的阶段?利用大规模集成电路技术可以实现电磁换能器线圈的快速设计和制造。MEMS技术已成为制造小型阵列压电换能器的关键技术?阵列线/面cMUT是空气耦合超声换能器和阵列电磁换能器的重要加工手段?同时,MEMS制造技术的应用可以大大降低传感器的制造成本,使得多阵列传感器的制造和相控阵技术的应用更加普遍?上述关键技术的进步,加速了相应系统向微系统的转型?便携式的智力低成本方向的发展步伐为现场线检测设备的发展创造了良好的条件?图19和图20分别是便携式材料厚度测量仪和便携式空气耦合超声波探测器?激励和接收系统?信号放大系统?插件式模块化数据采集处理系统的开发,使检测仪器的开发更加高效,系统性能更加优异?

2.5材料特性分析方法和部件性能线监测技术

fast中的非接触无损检测方法?准确检测材料物理和化学性质的技术优势已逐渐体现出来?空气耦合超声检测技术能否分析材料湿度?材料表面粗糙度?表面形态?基材或包层的弹性模量?密集泊松比?厚度等?激光超声技术也可用于金属材料的微观结构分析和焊接部件的残余应力测试?弹性模量测量等。图21和图22分别显示了空气耦合超声钞票水印形态分析中的应用和激光超声系统测量材料残余应力中的应用?散斑干涉术广泛应用于表面位移测量?振动意外事故物体形态的测量?基于非接触导波的结构健康监测技术可以实现材料疲劳裂纹和复合材料损伤缺陷的实时线监测。图23显示了通过激光振动测量分析材料疲劳裂纹的结构健康监测技术?

  

3结论

未来无损检测会更快吗?更直观、更可靠的测试结果?更方便的检测过程?廉价检测系统的发展方向?中国航天事业正如火如荼地发展。同时,它也面临着高端新型检测技术的供需矛盾?随着大规模集成电路和高端微机械技术的发展和进步,非接触无损检测技术将具有巨大的发展潜力,并将未来的航空航天和新材料领域得到广泛的应用?



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