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基于红外热成像的航空航天状况监测
发布时间:2021-06-10来源:双视红外

基于红外热成像的航空航天状况监测

 

  红外热成像是航空工业中状态监视的最常用工具之一。几种类型的轻质复合结构(例如碳纤维和玻璃纤维增强的聚合物,蜂窝结构,夹心板等)通常用于制造航空航天部件。这些组件容易出现分层,脱胶,异物夹杂,孔隙,进水,结点故障和岩心破碎等缺陷。为了确保结构的完整性,需要对制造的组件进行定期监控。
  红外热成像是航空航天业中广泛接受的状态监视工具,主要是因为可以在不拆卸飞机部件的情况下进行大范围检查。由于该过程是非接触式的,因此检查时间比其他状态监视技术要短得多。通常,湿气腐蚀蜂窝状结构,同时粘合强度也降低。因此,检测复合结构是否渗水至关重要。使用基于红外热成像的技术来检测复合材料中的水渗透性。将整个结构冷却至水的冰点以下,然后加热至室温。使用红外热成像检测了相变能(水融化所需),可以从热分析图中确定水渗透的位置。

图为红外热成像

 

  通常,对复合零件的检查是在制造后或在原地(着陆几小时后)进行的。为了检查的目的,主动热成像技术是优选的,因为需要外部加热以在缺陷和无缺陷区域之间产生热反差。通常采用反射模式(相机和热源在同一侧),因为大多数组件都具有单侧通道。研究表明,尽管激光可产生良好的缺陷分辨率,但结果受表面特征的影响很大。先进的信号处理技术可以减少表面条件的影响。报告说,使用脉冲相位热成像和热成像信号重建技术可以检测到深度为2.5mm的缺陷(直径与深度之比为2或更高)。使用红外热成像可以监视各种航空航天材料(例如复合材料,混合复合材料,三明治结构)中的损伤(分层,冲击损伤,疲劳破坏等),并建议红外热成像必须与工业仪器集成在一起,以监视整个制造过程和后续质量保证。
  航空航天业已开发出用于自动热成像纤维增强聚合物大型组件的自动装置。这种自动化系统将大大减少检查时间。用红外热成像来检查战斗机中使用的粘合冠层标本中胶含量的变化和缺陷检测。通常均匀加热样品,并监测胶水含量正常和降低的区域之间的热对比。这项研究表明,红外热成像是检测胶含量变化(>20%)的一种高度灵敏的技术。而且,红外热成像在航空航天工业中具有多种应用,例如复合材料和结构的热成像无损检测,气动加热组件的热图绘制,喷气发动机和火箭发动机喷出的烟气的热成像研究,直升机旋翼桨叶除冰器的温度监控,检测喷气发动机涡轮叶片中的冷却系统是否堵塞等。图显示了飞机驾驶舱区域的典型红外热图像,可以清楚地看到绝缘缺陷。