近年來(lái)，隨著航空工業(yè)對(duì)無(wú)損檢測(cè)需求的不斷提高，激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)在航空工業(yè)中的應(yīng)用研究蓬勃展開(kāi)。本文在闡述了激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)的機(jī)理與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要介紹和評(píng)述了它們?cè)诤娇展I(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

眾所周知，在航空工業(yè)中采用無(wú)損檢測(cè)，對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低原材料的損耗，具有十分重要的意義。隨著新材料、新結(jié)構(gòu)和新技術(shù)在飛行器中的廣泛應(yīng)用。激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

這些無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)均具有顯示直觀、檢測(cè)速度快、檢測(cè)效率高，以及可實(shí)現(xiàn)非接觸、遠(yuǎn)距離及大面積檢測(cè)等特點(diǎn)，彌補(bǔ)、克服了常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)難點(diǎn)或應(yīng)用局限，有著廣闊的應(yīng)用前景。

1、各種無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)在航空工業(yè)中的應(yīng)用

1.1 激光散斑檢測(cè)技術(shù)

縱觀激光檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段。

20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了激光全息技術(shù)，雖具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，也存在著干版化學(xué)處理繁瑣、必須在隔振臺(tái)和一定暗室條件下才能工作的缺點(diǎn)。通過(guò)CCD攝像機(jī)取代干版、隔振性能改善等一系列改進(jìn)，出現(xiàn)了電子散斑干涉技術(shù)(ESPI)，但其還不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的需要。

目前已進(jìn)入到激光錯(cuò)位散斑技術(shù)時(shí)代。

激光散斑檢測(cè)技術(shù)是利用激光干涉原理，測(cè)量物體表面的離面位移，通過(guò)選用適當(dāng)?shù)募虞d方式(加熱、真空、加壓、振動(dòng)等)，使激光超聲檢測(cè)復(fù)雜型面零件缺陷處產(chǎn)生與正常部位不一樣的離面位移，從而在檢測(cè)圖像中顯示出來(lái)。具有非接觸檢測(cè)、微米級(jí)能可靠檢測(cè)、變形信息二維實(shí)時(shí)顯示、能檢測(cè)出緊貼性脫粘缺陷、高靈敏度和高效率的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 激光超聲檢測(cè)技術(shù)

激光超聲檢測(cè)技術(shù)是一種將激光技術(shù)與聲學(xué)技術(shù)相結(jié)合的無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)，其研究始于1962年，通過(guò)高能脈沖激光加熱被測(cè)件表面一點(diǎn)，瞬間熱膨脹產(chǎn)生超聲波向內(nèi)部傳播，再利用光學(xué)干涉系統(tǒng)檢測(cè)表面返回的振動(dòng)信號(hào)。

激光超聲檢測(cè)技術(shù)機(jī)理

與傳統(tǒng)超聲檢測(cè)技術(shù)相比，其最主要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸檢測(cè)，消除了傳統(tǒng)超聲檢測(cè)技術(shù)中耦合劑的影響；超聲傳播方向與激發(fā)用激光脈沖的入射方向無(wú)關(guān)，適合檢測(cè)復(fù)雜型面；探測(cè)激光束可被聚焦成非常小的點(diǎn)，具有微米量級(jí)的空間分辨率；加之又是一種寬帶檢測(cè)技術(shù)，能精確測(cè)量超聲位移。

基于激光超聲技術(shù)的非接觸、遙測(cè)、寬帶等特點(diǎn)，在航空工業(yè)中，主要應(yīng)用于新型薄膜材料、復(fù)雜形狀表面結(jié)構(gòu)，以及高溫、高壓、有毒等惡劣環(huán)境下的無(wú)損評(píng)估，如飛機(jī)整體機(jī)身的快速激光超聲成像、復(fù)雜型面飛機(jī)零件檢測(cè)等，復(fù)雜型面飛機(jī)零件的激光超聲檢測(cè)圖像。

1.3 紅外熱像檢測(cè)技術(shù)

紅外熱像檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)特定加熱方式使缺陷處產(chǎn)生與正常部位的溫度差，使用紅外熱像儀監(jiān)測(cè)表面溫度，從而發(fā)現(xiàn)缺陷，并以視頻方式記錄下來(lái)。

紅外熱像法檢測(cè)機(jī)理

1.4　微波與金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)

微波檢測(cè)技術(shù)始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)歷了從早期的微波探傷儀、微波顯微鏡到探地雷達(dá)，直至對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像和識(shí)別的發(fā)展過(guò)程。它是基于電磁波的介質(zhì)特性與反射透射率之間的關(guān)系及定位方程的原理進(jìn)行檢測(cè)的，具有非接觸、非破壞、非電量、非污染的優(yōu)點(diǎn)。特別是微波在復(fù)合材料中的穿透力強(qiáng)、衰減小，克服了超聲波和X射線等常規(guī)檢測(cè)技術(shù)的局限，如X射線技術(shù)檢測(cè)平面型缺陷困難。在航空工業(yè)中主要用于雷達(dá)天線罩、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等復(fù)合材料構(gòu)件如氣孔、疏孔、樹(shù)脂開(kāi)裂、分層和脫粘等缺陷的檢測(cè)。

2、未來(lái)航空工業(yè)無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著航空工業(yè)檢測(cè)需求的不斷提高，越來(lái)越多的無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)正逐漸成為航空工業(yè)無(wú)損檢測(cè)保障體系中的新成員，它們彌補(bǔ)了常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)難點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景，未來(lái)航空工業(yè)無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。

快速、高效、自動(dòng)化檢測(cè)　

為達(dá)到提高檢測(cè)效率、降低檢測(cè)成本的目的，使之更適合未來(lái)航空制造業(yè)的需求，提高無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的功效，就必須開(kāi)展適合航空制造業(yè)快速、高效、自動(dòng)化檢測(cè)的探索研究。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外自20世紀(jì)90年代后期已開(kāi)始將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到快速、高效、自動(dòng)化檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)方向，而且有了初步應(yīng)用成果。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，目前我國(guó)在這方面的差距還很大。

缺陷可視化　

為使缺陷顯示直觀，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷特征信息的自動(dòng)、有效的提取和識(shí)別，從而為進(jìn)一步地分析和處置做好前期準(zhǔn)備，就必須開(kāi)展缺陷可視化研究。

適合航空工業(yè)的、采用無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)的設(shè)備、設(shè)施的自主研發(fā)

要使無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)在航空工業(yè)中獲得更大的效益，在很大程度上是通過(guò)一定的無(wú)損檢測(cè)硬件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，應(yīng)在充分利用國(guó)際技術(shù)平臺(tái)但不是盲目地采購(gòu)實(shí)物的基礎(chǔ)上，自主研究和開(kāi)發(fā)適合航空工業(yè)的、采用無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)的檢測(cè)設(shè)備、設(shè)施。

國(guó)內(nèi)航空工業(yè)無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系的建立與完善

為獲得一定的技術(shù)支持，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠，就必須建立與完善國(guó)內(nèi)航空工業(yè)無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系。

雖然從現(xiàn)狀看，激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)在航空工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模的應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走，但隨著檢測(cè)技術(shù)的完善、設(shè)備性能的提高、價(jià)格的降低以及在航空工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的逐步深入，可以預(yù)見(jiàn)的是，激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)必將獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮更大的作為。

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