中國航空報(bào)訊：涂層技術(shù)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù)，發(fā)揮著隔熱、防護(hù)、抗磨、抗沖擊、減震等不同的作用，從而提高了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最高工作溫度，減少燃油消耗，降低與空氣的摩擦，延長航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行。

    涂層厚度不均勻、黏接質(zhì)量、厚度超標(biāo)都將影響涂層的性能。在制作過程中，涂層和基體材料黏接不牢甚至脫黏；在使用過程中，涂層產(chǎn)生裂紋或者涂層與基體脫黏分離，都將嚴(yán)重影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全，因此對涂層缺陷的檢測十分重要。

    航空發(fā)動(dòng)機(jī)涂層缺陷的檢測技術(shù)主要有紅外熱波無損檢測、激光散斑技術(shù)、微波技術(shù)等。其中，紅外熱波無損檢測技術(shù)是一種數(shù)字化新型無損檢測技術(shù)，具有非接觸、非破壞、檢測面積大、檢測速度快、便于在線在役檢測、結(jié)果直觀易懂等優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多研究人員的關(guān)注。

    紅外熱波成像技術(shù)屬于主動(dòng)紅外熱成像技術(shù)，與被動(dòng)紅外熱成像的區(qū)別在于其是主動(dòng)施加熱激勵(lì)。目前，國際上主流采用高功率閃光燈進(jìn)行熱激勵(lì)，但是閃光燈電源體積龐大而且笨重，閃光燈熱均勻性差，只能近距離進(jìn)行熱激勵(lì)。為此，南京諾威爾光電系統(tǒng)有限公司和中國航發(fā)南方的研究人員們采用激光掃描紅外熱波技術(shù)，利用線狀連續(xù)激光束在試件表面進(jìn)行掃描，形成高功率密度的脈沖熱激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)試件表面的熱激勵(lì)。

    激光掃描熱波成像基本原理

    紅外熱波無損檢測技術(shù)主動(dòng)采用熱激勵(lì)源對材料表面進(jìn)行加熱，形成的熱波向材料內(nèi)部進(jìn)行傳播，材料內(nèi)部的缺陷如裂紋、脫黏、損傷等會形成熱阻而影響熱波的傳播，從而引起材料表面溫度場的變化。利用紅外熱像儀記錄材料表面的溫度變化，從而可以檢測到材料內(nèi)部的缺陷信息。

    紅外熱波無損檢測技術(shù)的必要條件是材料內(nèi)部的溫度梯度，而脈沖熱激勵(lì)則是產(chǎn)生這種溫度梯度的有效方法。脈沖熱激勵(lì)主要包括閃光燈和激光。

    近年來，半導(dǎo)體激光器的發(fā)展非常迅速，由于其功率高、價(jià)格低、體積小，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)體激光器功率可以達(dá)到很高，但半導(dǎo)體激光器的輸出一般是點(diǎn)光源，功率密度很高，容易損傷材料表面，不適合直接作為紅外熱波無損檢測技術(shù)的熱激勵(lì)源。為此，研究人員提出采用線型激光束掃描方式，其激光器功率很高，功率密度低，可在材料表面形成短周期的脈沖加熱，而不會損傷材料表面。

    高功率激光器的光束經(jīng)透鏡整形，形成一均勻線型光斑照射在試件表面上，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過掃描控制裝置，根據(jù)試件的特性來調(diào)節(jié)振鏡和熱像儀的掃描時(shí)序關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對試件內(nèi)部缺陷的檢測。

    激光掃描熱波成像檢測系統(tǒng)

    激光掃描熱波無損檢測設(shè)備主要由計(jì)算機(jī)、掃描控制單元、測試平臺等部分組成。測試平臺包括激光器及冷卻系統(tǒng)、掃描振鏡、熱像儀及光路系統(tǒng)等，其采用激光對試件表面進(jìn)行掃描與采集紅外圖像。掃描控制單元用于控制熱像儀和激光掃描振鏡之間的同步。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于硬件控制、系統(tǒng)監(jiān)測、圖像分析與處理等。

    激光掃描熱波無損檢測系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)在于激光掃描與采集之間的同步關(guān)系，確保激光一進(jìn)入到紅外熱像儀視場就開始同步采集，對于后續(xù)圖像處理是非常有好處的。激光掃描的快慢根據(jù)試件導(dǎo)熱率決定，一般掃描速度在6~30mm/s之間。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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