基于脉冲红外热成像技术的航空发动机封严涂层检测研究

航空发动机封严涂层质量检测仍然没有有效的无损检测手段,目前还是采用外观检查及破坏性检测方法完成。针对航空发动机封严涂层无损检测需求,开展脉冲红外热成像技术研究,采用闪光灯激励,实现对试件表面热激励,通过热像仪采集图像数据;为了提高图像的分辨率,采用1阶导(1-D)进行图像处理。在完成对人工制作厚度为1 mm的封严涂层试件实验检测后,发现该方法能够有效检测出试件中的2个缺陷,并可有效提取出缺陷大小信息,与实际缺陷大小基本一致,验证了脉冲红外热成像技术对封严涂层检测的有效性。     

超声红外热像技术在航空发动机叶片裂纹检测中的应用

航空发动机叶片作为发动机的重要零件,在恶劣的工作环境下容易产生裂纹等缺陷,但其具有复杂的曲面结构,传统的无损检测技术存在一定的局限性。采用超声红外热像技术对叶片裂纹进行检测,开展了超声红外热像技术原理及系列试验研究,并搭建了超声红外热像检测试验平台,实现了对航空发动机导向叶片和工作叶片细微裂纹的检测,展示了该技术对航空发动机叶片裂纹的检测能力。     

激光扫描红外热波成像技术在无损检测中的应用

对激光扫描热波成像技术与传统的闪光灯激励热波技术进行了比较,介绍了一种基于激光扫描热波成像技术的新型红外无损检测设备,通过试验对所建立的2-D理论模型进行验证,试验结果表明,当激光扫描速度在一定范围内,样品表面温度场的变化服从一维热传导模式,主要表现为厚样品的温度-时间曲线在双对数坐标中为斜率-0.5的直线,与理论模型的结果相符合。并对两种特殊涂层的人工样品进行检测,验证了激光扫描红外热波成像设备的有效性。     

热障涂层无损检测技术研究进展

为提高发动机的涡轮前温度和热端部件服役寿命,热障涂层（TBCs）被广泛应用于燃气涡轮发动机。热障涂层具有多相、多界面和非均质特性,且其服役工况恶劣复杂。寻找一种可以表征涂层显微组织、缺陷、热物性、应力等反映涂层质量和剩余寿命的无损检测方法,对发动机的热端部件安全性和可靠性至关重要。文中综述了超声检测技术（UT）、声发射技术（AE）、红外热成像技术（IRT）、阻抗谱技术（IS）和光激发荧光压电光谱技术（PLPS）的原理以及其在热障涂层无损检测中的研究应用,并详细介绍了太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术及其在热障涂层中的应用。最后总结了上述无损检测方法的检测能力,并对热障涂层无损检测方法进行展望。     

基于数学形态学的红外热波图像缺陷的定量分析

红外热波无损检测技术是一种主动式热激励加热的红外热成像技术。在热波检测过程中,红外热成像仪所生成的图像对比度低、背景噪声高,造成缺陷判读和定量分析困难。针对红外图像存在的问题,提出了一种基于数学形态学的分水岭方法,用其对红外热波图像进行图像分割和特征提取。该方法是一种灰值分割方法,具有很强的去噪能力。试验结果表明,该方法能够很好地消除噪声干扰,并能对缺陷的位置和面积进行定量分析,具有工程应用价值。     

导弹发动机的热波无损检测

针对传统无损检测方法的局限性,把热波无损检测技术引入到导弹发动机的检测当中。介绍了该技术的基本原理和检测系统的组成。利用数值仿真手段,模拟了热波在含缺陷复合材料中的热传导过程,并研究了缺陷大小、深度、热扩散系数、加热热流密度、表面对流换热系数和表面辐射等因素对热波检测灵敏度的影响。结果表明：热渡检测技术是一种快速、高效、直观的检测方法,能够对缺陷进行精确地定位,并对缺陷的大小进行准确的判断。     

激光扫描红外热波成像的温度场分析

针对激光扫描红外热波成像无损检测技术,重点介绍了其理论基础、检测原理、温度-时间曲线;建立了激光扫描热传导模型,运用傅里叶变换法求出了激光扫描无限厚样品表面温度场分布,并采用镜像热源法得到了激光扫描有限厚样品表面的温度场分布。在此基础上得出,根据材料热导率的不同,当激光的扫描速度达到合适的范围时,样品表面温度-时间曲线基本服从脉冲热激励的一维热传导模型,为激光扫描热波成像技术的发展提供了理论基础。     

空间用太阳电池胶接缺陷的无损检测

针对空间用太阳电池的胶接缺陷开展了无损检测方法的研究,分别采用红外热波检测和空气耦合超声检测的方法进行了试验,对检测结果进行了对比分析。结果表明,红外热波检测和空气耦合超声检测均能检测出空间用太阳电池胶接的主要缺陷,其中红外热波方法的检测结果不受背面基板结构的干扰,检测速度更快。     

模拟服役环境下热障涂层损伤趋势的红外原位检测技术

热障涂层会显著提高航空发动机和燃气轮机的运行温度和热效率,其服役工况复杂,一旦失效后会严重影响热端部件的服役性能,甚至引发事故,因而对热障涂层内部损伤进行无损检测是十分必要的。文中利用红外热成像技术,在燃气加热、高温度梯度和冷热交替循环的模拟服役环境下对多组热障涂层的损伤趋势进行了原位检测,提出了利用红热辐射差异水平参数ΔTR表征了热障涂层内部缺陷的扩展趋势的方法。涂层内部缺陷的寿命周期可分为稳定阶段(<50%～60%热循环寿命)、热异常扩展阶段和加速失稳阶段(>80%～90%热循环寿命),在热异常扩展阶段可预判失效区域和剩余寿命,而加速失稳阶段可确定缺陷区域即将剥离失效。     

玻璃纤维复合材料分层缺陷的红外热波检测

基于红外热波无损检测技术的基本原理,运用脉冲式主动红外热波检测技术对玻璃纤维试件分层缺陷进行了检测试验,在对试件分层缺陷的热图序列进行深入研究的基础上,对图像进行了校正、滤波、增强、分割等处理,提取了丰富的有用信息,进而应用相关算法对缺陷的大小和深度进行定量。试验研究结果表明,该技术可对玻璃纤维复合材料的分层缺陷进行快速有效的检测和判别。     

纤维增强复合材料中缺陷的红外热波成像无损检测技术

介绍了红外热波成像技术在纤维增强复合材料缺陷检测方面的应用实例,并将红外热波成像技术与传统的无损检测技术进行了比较。结果表明,红外热波成像是一种能够快速、直观、有效、准确地检测出纤维增强复合材料中分层、脱粘、气孔等典型缺陷的无损检测技术。     

航空发动机用树脂基复合材料无损检测技术研究与应用

无损检测技术是发动机用树脂基复合材料内部质量的有效监控手段,提升无损检测技术水平有助于进一步推动复合材料的应用,提升发动机性能和降低发动机制造和维护成本。树脂基复合材料内部主要缺陷包含分层、脱粘、夹杂、孔隙、疏松、纤维断裂等,采用的主要无损检测技术有超声检测、X射线检测及红外热像检测等。航空发动机用树脂基复合材料无损检测技术主要发展方向为检测技术自动化、数字化、智能化和数据分析评价方法的深度应用。     

锁相热波成像技术对涂层厚度的测量

针对锁相热波成像技术在涂层厚度检测上的应用,简介了锁相热波成像技术基本原理,通过理论曲线分析了涂层厚度与相位的关系,结果表明采用锁相热波成像技术可有效测量涂层厚度。介绍了自行设计开发的锁相热波成像涂层检测系统,利用该系统对涂层试件进行了检测试验。结果表明:锁相频率为0.17Hz时,对于20~150μm涂层厚度的检测的重复性好,相对标准误差在2.5%以内,对红外热像技术在涂层测量领域的应用具有指导意义。     

红外热波技术在飞机复合材料损伤检测中的应用

红外热波无损检测基于物体的热辐射特性，利用主动加热技术，通过相关的检测系统记录试件表面缺陷和基体材料由于不同热特性引起的温度差异，进而判定飞机复合材料表面及内部的损伤。较之于常规检测方法，红外热波无损检测具有非接触、快速、直观、准确等优点。     

喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测

目的 验证一种喷涂层下基体疲劳裂纹红外热成像识别方法。方法 综合采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,基于热波传导理论分析超声波激励下基体裂纹产生的热波与喷涂层裂纹产生的同频率热波,在向涂层表面传播过程中发生的叠加干涉效应,以及由此导致的表面热波相位偏移现象。采用数值模拟手段研究涂层裂纹热波与基体裂纹热波之间的叠加干涉规律,开展喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测试验验证该方法的有效性。结果 受到脉冲超声波激励后,基体裂纹与涂层裂纹产生的热波向表面传导过程中会发生叠加干涉效应,并导致涂层表面热波相位发生偏移,低频热波相位偏移现象比高频热波更加明显。结论 采用涂层表面热波相位特征识别涂层下基体中的疲劳裂纹是一种可行且高效的方法。     

专利技术介绍

专利名称：红外热波无损检测中提高吸收率和发射率的方法及装置;专利名称：内孔涂层应力诱发缺陷超声无损检测设备和方法;专利名称：用于无损材料检测的检测设备的操纵装置;专利名称：无损检测方法及其装置.     

主动红外热像无损检测技术的研究现状与进展

与渗透、磁粉、射线等传统无损检测技术相比,主动红外热像技术具有非接触、无污染、高效率等优点,已成为一种重要的材料表面和近表面缺陷无损检测技术,该技术包括主动热激励、表面热图采集和图像处理3个步骤。对热灯、超声波、电磁线圈、微波、激光等几种主要热激励手段进行了对比分析,分别总结了其特点、适用范围及研究应用现状;热图采集效果主要取决于红外热像仪的性能高低;图像处理依靠各种图像处理软件进行,当前应用于红外热像检测中的图像处理方法有背景减去、噪声去除、时间平均等。随着热激励技术和图像处理技术的发展,以及红外热像仪性能的提高,主动红外热像无损检测技术也呈现出由人工识别向自动识别、由定性检测向定量检测、由单一手段向复合手段发展的趋势。     

红外热波序列图像的图像分割与三维显示

研究了针对红外热波序列图像的图像分割和三维显示方法。红外热波无损检测只能得到被测工件表面温度变化的时间序列图像,无法直观到检测缺陷,利用三维显示技术可以产生深度三维立体图,方便技术人员更直观、精确地进行无损检测。三维显示效果的好坏直接取决于图像分割的效果。为此提出了基于局部极小值的区域生长分割算法,成功地提取出红外热波图像中缺陷成分的目标图像,并进行了三维显示,取得了较好的效果。     

超声红外热像技术检测激光焊缝质量

超声红外热像技术是一种新兴的无损检测技术。使用超声作为热激励源,可以实现对缺陷部位选择性热激励,同时用红外热像仪捕捉材料表面温度变化。介绍了超声红外热像技术的基本原理,对两类激光焊接试件进行了检测。试验结果可用以分析激光功率和焊接速度对焊接质量的影响。     

超声激发下缺陷红外信号的识别

超声红外热像技术是一种组合功率超声和红外热像技术的新兴无损检测技术。实现其对缺陷信号的自动识别,有利于提高该技术的检测效率。给出了超声激发下缺陷处温度场特性,以此作为识别缺陷信号的依据。通过对实际获取的缺陷红外热像的分析,说明在超声红外热像技术中通过温度场特性进行缺陷红外信号识别是可行的。