一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，用于对待检测碳纤维复合材料R区试样进行检测，包括待检测碳纤维复合材料R区试样提供光照的闪光灯、用于接收碳纤维复合材料R区试样表面温度信息的红外热像仪以及与红外热像仪连接的终端。以闪光灯作为热源，产生瞬时大功率光照，使待检测碳纤维复合材料R区试样表面升温，通过热传导将热量向待检测碳纤维复合材料R区试样内部传导，在缺陷与非缺陷区域产生温差，从而对缺陷进行定性。本发明专利技术有效抑制横向热扩散效应，提高检测质量，缩短了检测时间，提高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统及检测方法
本专利技术涉及无损检测
，具体的说，是一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统及检测方法。
技术介绍
碳纤维增强复合材料(CFRP)由于具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好、膨胀系数低以及可设计性强等优点，已经成为航空航天等高新
不可或缺的材料。在加工、生产、服役等过程中难免受到损伤，表面损伤较为容易检测，但是内部损伤检测具有一定挑战性，R区处缺陷检测是其中检测难度较大，对检测技术提出了更高要求。光激励红外热成像(OpticalThermographyOT)无损检测技术由于具有安全无污染、可实现大面积、非接触的快速检测等优点，被广泛的应用于复合材料在线检测，其利用不同结构或材料的热辐射特性不同，对待检测碳纤维复合材料R区试样采用主动加热方法检测材料表面及以下缺陷，检测效果远优于其他检测方法，如涡流法、感应热像法。目前对碳纤维复合材料R区处缺陷检测的常规光激励红外热成像方式(如卤素灯激励红外热成像方式)存在以下缺点：R区处缺陷由于横向热扩散影响，缺陷与非缺陷处温差较小，检测难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统及检测方法，有效抑制横向热扩散效应，提高检测质量，缩短了检测时间，提高了检测效率。本专利技术通过下述技术方案实现：一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，用于对待检测碳纤维复合材料R区试样进行检测，包括待检测碳纤维复合材料R区试样提供光照的闪光灯、用于接收碳纤维复合材料在闪光灯光激励后信息的红外热像仪以及与红外热像仪连接的终端。本专利技术以闪光灯作为热源，在启动时产生瞬时大功率光照，使得待检测碳纤维复合材料R区试样表面升温，通过热传导将热量向待检测碳纤维复合材料R区试样内部传导，由于物体内部结构和不均匀性的影响，缺陷区域和非曲线区域产生温差并反射到表面，从而对缺陷进行定性。闪光灯待检测碳纤维复合材料R区试样进行瞬时加热，有效地克服了卤素灯等其他光源加热时间长，待检测碳纤维复合材料R区试样表面热扩散效应严重的缺点，显著提高待检测碳纤维复合材料R区试样检测效果。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述闪光灯的数量为两盏，且对称设置在待检测碳纤维复合材料R区试样的两侧。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述闪光灯的型号为EHminiIspeed，所述闪光灯分别连接有电箱；所述电箱的型号为德国康素TRIA系列3000AS电箱。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述红外热像仪的型号为FLIRA655sc，所述红外热像仪的工作波段为7.5～14um，分辨率为640×480像素，温度灵敏度为0.05℃，温度测量范围为-40℃～650℃进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述终端为具有接收与存储红外热像仪数据的计算机。在本说明所述装置的基础上延伸发散或改动得出的装置均算在所述装置之列内，如改变闪光灯的瓦数和位置，改变灯架的规格等。一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的检测方法，以闪光灯作为热源，产生瞬时大功率光照，使待检测碳纤维复合材料R区试样表面升温，通过热传导将热量向待检测碳纤维复合材料R区试样内部传导，从而对缺陷进行定性。进一步地，为了更好的实现本专利技术，具体包括以下步骤：步骤S1：设备安装；具体是指；将两盏闪光灯对称安装在待检测碳纤维复合材料R区试样的两侧，控制待检测碳纤维复合材料R区试样与闪光灯灯罩的距离为0.4m，待检测碳纤维复合材料R区试样与红外热像仪的探头之间的距离为0.5m，设置激励时间为5ms，设置光照角度为60度。步骤S2：碳纤维复合材料R区检测；步骤S3：检测结果分析，得出待检测碳纤维复合材料R区试样的缺陷信息。进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21：打开红外热像仪与终端的控制端，设置红外热像仪帧频范围为12.5Hz-200Hz；步骤S22：在打开红外热像仪500ms延迟后，打开闪光灯产生瞬时大功率光照待检测碳纤维复合材料R区试样表面进行加热；红外热像仪中进行记录待检测碳纤维复合材料R区试样表面温度信息，计算机得到反映缺陷信息的原始数据，完成检测。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术使用闪光灯瞬时大功率脉冲，相对于常规灯源激励的热成像无损检测方法能有效抑制横向热扩散效应，提高检测质量；(2)本专利技术缩短了检测时间，提高了检测效率；(3)本专利技术有效地克服了卤素灯等其他光源加热时间长，试件表面热扩散效应严重的缺点，显著提高碳纤维复合材料R区检测效果。附图说明图1为本专利技术的工作原理图；图2为本专利技术的检测效果图；图3为本专利技术实施例5中卤素灯激励红外热成像检测效果图；图4为卤素灯激励红外热成像检测效果图经PCA算法处理的结果；图5为闪光灯激励红外热成像检测效果图经PCA算法处理的结果；其中1-待检测碳纤维复合材料R区试样，3-闪光灯，6-计算机，7-红外热像仪，8-可调节支架。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：本专利技术通过下述技术方案实现，如图1所示，一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，用于对待检测碳纤维复合材料R区试样1进行检测，包括待检测碳纤维复合材料R区试样1提供光照的闪光灯3、用于接收碳纤维复合材料在闪光灯光激励后信息的红外热像仪7以及与红外热像仪7连接的终端。本专利技术以闪光灯3作为热源，在启动时产生瞬时大功率光照，使得待检测碳纤维复合材料R区试样1表面升温，通过热传导将热量向待检测碳纤维复合材料R区试样1内部传导，由于物体内部结构和不均匀性的影响，缺陷区域和非曲线区域产生温差并反射到表面，从而对缺陷进行定性。闪光灯3待检测碳纤维复合材料R区试样1进行瞬时加热，有效地克服了卤素灯等其他光源加热时间长，待检测碳纤维复合材料R区试样1表面热扩散效应严重的缺点，显著提高碳纤维复合材料检测效果。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例2：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述闪光灯3的数量为两盏，且对称设置在待检测碳纤维复合材料R区试样1的两侧。需要说明的是，通过上述改进，闪光灯3需对称放置能够有效的保证闪光灯3待检测碳纤维复合材料R区试样1加热的均匀性。优选的，所述红外热像仪7的接收端与待检测碳纤维复合材料R区试样1垂直。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例3：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述闪光灯3的型号为EHminiIspeed，所述闪光灯3分别连接有电箱；所述电箱的型号为德国康素TRIA系列3000AS电箱。需要说明的是，通过上述改进，两盏闪光灯3均采用可调节支架8进行夹持和支撑；可调节支架8可实现水平移动、垂直伸缩和闪光灯3相对于可调节支架8角度的变化。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例4：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步地，为了更好的实现本专利技术，所述红外热像仪7的型号为FLIRA655sc，所述红外热像仪7的工作波段为7.5～14um，分辨率为640×480像素，温度灵敏度为0.05℃，温度测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，用于对待检测碳纤维复合材料R区试样（1）进行检测，其特征在于：包括待检测碳纤维复合材料R区试样（1）提供光照的闪光灯（3）、用于接收碳纤维复合材料在闪光灯光激励后信息的红外热像仪（7）以及与红外热像仪（7）连接的终端。

【技术特征摘要】
1.一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，用于对待检测碳纤维复合材料R区试样（1）进行检测，其特征在于：包括待检测碳纤维复合材料R区试样（1）提供光照的闪光灯（3）、用于接收碳纤维复合材料在闪光灯光激励后信息的红外热像仪（7）以及与红外热像仪（7）连接的终端。2.根据权利要求1所述的一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，其特征在于：所述闪光灯（3）的数量为两盏，且对称设置在待检测碳纤维复合材料R区试样（1）的两侧。3.根据权利要求2所述的一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，其特征在于：所述闪光灯（3）的型号为EHminiIspeed，所述闪光灯（3）分别连接有电箱（5）；所述电箱（5）的型号为德国康素TRIA系列3000AS电箱。4.根据权利要求1所述的一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，其特征在于：所述红外热像仪（7）的型号为FLIRA655sc，所述红外热像仪（7）的工作波段为7.5～14um，分辨率为640×480像素，温度灵敏度为0.05℃，温度测量范围为-40℃~650℃。5.根据权利要求1所述的一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的系统，其特征在于：所述终端为具有接收与存储红外热像仪（7）数据的计算机（6）。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种针对碳纤维复合材料R区无损检测的检测方法，其特征在于：以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，高斌，吴世春，樊蕴琛，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51