用于检查具有轮廓的结构的激光超声系统和方法技术方案

用于检查具有轮廓的结构的激光超声系统和方法。一种方法，该方法包括：用激光超声检测系统对结构进行超声扫描，其中，所述结构设置有纳米级结构的阵列，所述纳米级结构具有预定方向的取向，所述纳米级结构布置在所述结构的被扫描表面上；以及确定所述结构是否符合预定阈值。本发明专利技术的方面向结构应用某些高反射率涂层，目的是显著改进这些结构的激光超声检查。涂层中的基于纳米技术的材料快速带走热以使激光能量吸收最大化，同时防止激光束使复合表面遭受表面热受损。

【技术实现步骤摘要】

本文中使用的复合结构可以是由至少一种复合材料组成的任何结构。复合材料可包括基质材料和增强材料。可使用不同类型的检测系统来检查复合结构。激光超声检测系统是可用于非破坏性地评估或检查复合结构中的不期望不一致的一种类型的检测系统的示例。激光超声检测允许在检测系统没有物理接触复合结构的情况下检测复合结构。
技术介绍
激光超声检测是传统超声检测的快速、非接触、非耦合介质替代品。可使用激光超声检测来检查具有复杂轮廓的复合结构(诸如，见于例如航空航天行业的那些结构)。高功率激光超声检测系统已经表现出优于传统超声检测的明显益处，但是价格非常高，并且具有大封装尺寸，从而需要显著的占据面积。正在开发低功率、高重复率、基于光纤的超声检测系统并且该系统具有比高功率激光超声检测系统的成本低的明显优点。然而，低功率激光超声检测系统在有多少能量可输入正接受检测的复合结构或其他结构方面有限制，从而限制了信噪比和穿透深度。激光超声检测时增大信噪比的现有解决方案是求平均。例如，通过在检查点对多个激光脉冲求平均，可提高激光超声检测系统的信噪比，使得可找到较小的不一致。然而，将多个激光脉冲求平均使扫描处理明显放慢。另外，过度使用求平均会在复合结构内产生过量的热。例如，在一个位置的持续激光脉冲增加了激光冲击点处的复合结构的温度。通过聚焦激光光斑提高功率密度可产生强应变脉冲并且提高复合结构内的入射能量的渗透深度，然而，聚焦激光光斑也可在复合结构内产生过量的热。
技术实现思路
因此，旨在解决以上提到的担心的设备和方法将具有实用性。本公开的一个示例涉及一种方法，该方法包括：用激光超声检测系统对结构进行r>超声扫描，其中，所述结构设置有纳米级结构的阵列，所述纳米级结构具有预定方向的取向，所述纳米级结构布置在所述结构的被扫描表面上；以及确定所述结构是否符合预定阈值。本公开的一个示例涉及一种方法，该方法包括：在结构的至少一部分上布置纳米管阵列；将激光超声检测系统的入射能量引导到具有所述纳米管阵列的所述结构中并且产生对所述结构的扫描；以及确定所述结构是否符合预定阈值。本公开的一个示例涉及一种方法，该方法包括：提供激光超声检测系统；提供具有纳米级结构的阵列的结构，所述纳米级结构具有预定方向的取向，所述纳米级结构布置在所述结构的至少一部分上；将来自所述激光超声检测系统的入射能量引导到所述结构的布置有所述纳米级结构的阵列的所述一部分中；产生对所述结构的扫描；以及确定所述结构是否符合预定阈值。本公开的一个示例涉及一种非破坏性评估系统，该非破坏性评估系统包括：纳米级结构生成模块，其被构造成在待评估的结构的表面上生成纳米级结构的阵列，使得所述纳米级结构的阵列具有预定方向的取向；以及超声检测系统，其被构造成在由所述纳米级结构的阵列的所述预定方向的取向限定的预定方向上，通过所述纳米级结构的阵列将入射能量引导到待评估的所述结构中。附图说明已经用泛称描述了本公开的示例，现在将参照不一定按比例绘制的附图，其中，在几张视图中，类似的参考符号始终指定相同或类似的部件，其中：图1是根据本公开的方面的检查系统的框图；图2A是按照本公开的方面的激光超声检测系统的示意图；图2B是按照本公开的方面的两个脉冲激光束的示意图；图3是按照本公开的方面的包括纳米级结构的激光超声检测的示意图；图4是按照本公开的方面的纳米级结构的阵列的示意图；图5是按照本公开的方面的方法的流程图；图6是飞行器制造和服务方法的流程图；以及图7是包括分布式机载系统的飞行器的示意图。在以上引用的框图中，连接各种元件和/或部件的实线(如有的话)可代表机械、电子、流体、光学、电磁和其他联接和/或其组合。如本文中使用的，“联接”意指直接以及间接关联。例如，构件A可直接与构件B关联，或者可例如借助另一个构件C与其间接关联。还可存在除了框图中描绘的联接之外的联接。连接各种元件和/或部件的虚线(如有的话)代表功能和目的与实线所代表的功能和目的类似的联接；然而，虚线所代表的联接可要么被选择性提供要么可涉及本公开的替代或可选方面。同样地，虚线所代表的元件和/或部件(如有的话)指示本公开的替代或可选的方面。用虚线代表环境元件(如有的话)。在以上引用的框图中，框还可代表其操作和/或其一些部分。连接各种块的线并不意味着其操作或部分的任何特定次序或从属性。具体实施方式在下面的描述中，阐述了众多特定细节，以提供对所公开构思的彻底理解，可在没有这些细节中的一些或全部的情况下实践所公开的构思。在其他情形下，已经省略了已知装置和/或处理的细节，以避免不必要地混淆本公开。虽然将结合特定示例描述了一些构思，但应该理解，这些示例不旨在是限制性的。本文中引用“一个示例”或“一个方面”意指在至少一个实现方式中包括结合示例或方面描述的一个或更多个特征、结构或特性。说明书中的各种地方中的短语“一个示例”或“一个方面”可表示或可不表示同一示例或方面。除非另外指明，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中只被用作标签，而不旨在对这些术语表示的各项强加顺序上、位置上、或等级上的要求。此外，引用例如“第二”项并不需要或者排除存在例如“第一”或较低编号的项，和/或，例如“第三”或较高编号的项。参照图1、图3和图4，本公开的一些方面将某种高发射率涂层350或载体130应用于结构110(诸如，复合结构和非复合结构)，用于改进这些结构110的激光超声检查的信噪比。在一个方面，高发射率涂层350或载体130包括基于纳米技术的材料以使最大激光能量吸收到结构中，同时在结构110的表面111处或结构110内防止激光束过量生热。在一个方面，基于纳米技术的材料形成激光能量吸收器和散热器，以相比于传统激光超声检查方法实现结构110的提高的检查/扫描能力。参照图1和图2A，在一个方面，非破坏性评估系统(诸如，激光超声检查系统150)包括激光超声检测系统100和纳米级结构的阵列120，纳米级结构的阵列120布置在待检测/扫描的结构110的表面111的至少一部分上。纳米级结构生成模块101还可被设置并且构造成在结构110的表面111上形成纳米级结构的阵列120。激光超声检测系统100的一个背景示例可见于例如2012年10月30日提交的美国专利申请No.13/663,855。在一个方面，激光超声检测系统100包括生成激光系统204、传输系统206和移动系统208。在一个方面，生成激光系统204安装在平台209上。生成激光系统204被构造成生成通过传输系统206携载的脉冲激光束，在一个方面，传输系统206是光纤传输系统210。在一个方面，光纤传输系统210包括被构造成携载脉冲激光束的多个光纤212。在一个方面，移动系统208采取机械臂214的形式，而在其他方面，移动系统208可以是被构造成移动从传输系统206发射的脉冲激光束的台架系统形式。在一个方面，机械臂214被构造成进行移动，使得从传输系统206发射的脉冲激光束可在结构110的不同方向和不同位置引导。在一个方面，生成激光系统204可生成通过传输系统206传输并且从传输系统206作为脉冲激光束216发射的脉冲激光束。在一个方面，机械臂214被构造成控制脉冲激光束216指向的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，该方法包括：用激光超声检测系统(100)对结构(110)进行超声扫描，其中，所述结构(110)设置有纳米级结构的阵列(120)，所述纳米级结构(120)具有预定方向的取向，所述纳米级结构布置在所述结构(110)的被扫描表面(111)上；以及确定所述结构(110)是否符合预定阈值。

【技术特征摘要】
2015.07.09 US 14/795,4671.一种方法，该方法包括：用激光超声检测系统(100)对结构(110)进行超声扫描，其中，所述结构(110)设置有纳米级结构的阵列(120)，所述纳米级结构(120)具有预定方向的取向，所述纳米级结构布置在所述结构(110)的被扫描表面(111)上；以及确定所述结构(110)是否符合预定阈值。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：使用所述纳米级结构的阵列(120)，将来自所述激光超声检测系统(100)的入射能量(300)引导到所述结构(110)中。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米级结构的阵列(120)包括纳米管涂层，所述方法还包括使用所述纳米管涂层将来自所述激光超声检测系统(100)的入射能量(300)引导到所述结构(110)中。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括分散所述激光超声检测系统(100)在所述结构(110)上产生的热。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括用所述纳米级结构的阵列(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·萨法伊，G·E·乔治森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US