通过分析辐射耗散来非破坏性地监控部件的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种通过分析部件（４）受机械应力的激励时的辐射耗散来非破坏性监控部件（４）的设备。这个设备包括能确定部件表面辐射场的测量装置。测量装置和用来覆盖要监控的部件的表面区域的柔性载体（２）成一体。这个设备可以检测当部件表面应力集中时的断裂的开始以及裂纹扩展时的裂纹（５）的出现。本发明专利技术应用于飞行器部件的非破坏性监控，但也可以用于所有的部件完整性的监控很重要的工业领域，如：汽车行业，铁路行业，造船业或核工业。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过分析部件受机械应力的激励时的辐射耗散 来非破坏性监控部件的设备。这个设备包括能确定部件表面辐射场的 测量装置。测量装置和用来覆盖要监控的部件的表面区域的柔性载体 成一体。这个设备可以检测当部件表面应力集中时的断裂的开始以及 裂紋扩展时的裂紋的出现。本专利技术应用于飞行器部件的非破坏性监控(CND)，但也可以用于所有的部件完整性的监控很重要的工业领域， 如汽车行业，铁路行业，造船业或核工业。
技术介绍
在飞行器的设计和评估以及开发和维护领域，需要使用监控方法 以对部件承受的应力进行评估并能够确定部件是否被裂痕或裂紋等损 伤，而无需损害构成航空结构的部件。使用的技术按非破坏性监控的 命名重组。非破坏性监控技术繁多并不时地改进，因为相关的工业部 门对这些非破坏性监控技术的性能需求增加。航空运输以及土木工程 部门总是对非破坏性监控技术性能要求越来越高以同时满足安全要求 和减少开支的政策。本专利技术同样用于检测因过强的和周期性的机械外力造成的部件 的裂紋，其中周期性的重复在一段时间之后会导致所谓疲劳的裂紋， 甚至会导致部件的断裂。在结构的不同非破坏性监控技术中，我们知道用来检测航空结构 的缺损的红外激励热量测定法基于检测裂紋构成的散热障碍。这种技 术在于迅速加热部件表面，通过例如闪光灯加以监控，通过例如红外 线摄像机对表面的辐射场加以观察。任一缺损或裂紋的出现都会通过 部件的一个区域的环境温度异常緩慢回转局部显示在热量测定图像图1示意地示出与此技术相关的设备。设备包括局部照射要监控的部件4的表面区域A的激光器16以及一个观察位于区域A附近的 区域B的加热区域A引起的温度上升的红外线探测仪9。温度的上升 受到区域B以及要监测的材料周边的局部特征的影响。尤其是，部件 4中的裂紋5引起的热量障碍的出现会通过热传导影响部件中的热量 的扩散。为了得到部件4的表面温度场的图，设备包括扫描系统，它 由用来指导入射激光束19的可机动转向镜17和探测光束18组成。在如图l所示的设备中，操作员按区域移动以检查要监控的结构 的整个表面。因此，有必要在检查时保持该结构例如地面上的飞机静 止不动，并且控制操作要由专业技能人员完成，这也是航空公司维护 上的巨大开支。事实上，经过训练的专业的操作员对于实现质量的控 制和避免出现对获得的温度记录的错误解释是很必要的。另外，这个设备并不能很好的监控在相对宽大的表面上的部件， 因为操作员必须按区域移动该设备。为了能够监控一些外形复杂或含 有不可进入的区域的部件，有时候必须拆卸该结构。尤其是例如出现 在镗孔或连接系统中的裂紋，只能当裂紋通向能直接到达的表面时才 能被检测到。现今依然没有监控装置能在部件例如航空部件的使用全过程中 监控部件的状况，以尤其用于在飞行过程中对航空部件的健康状况进 行全面的诊断。
技术实现思路
本专利技术提供了这样一种能够监测部件的疲劳状况的设备，疲劳状 况表征结构与飞行器使用过程中不同阶段的负荷细则的 一致。 这样的设备要解决的问题是要装备一个非破坏性监控装置，能用来更方便地固定在要监控的 部件表面，可忽略的质量和体积，只需很小的电功率运行甚至自己供 给电(动)力。6要装备一个控制装置，在要监控的部件使用过程中一直安装在部 件上，以尽早的探测出异常并进行预警性维护，这样就保证了修复费 用最低化以及部件的最大安全性。要装备一个控制装置，可以进行自动的监控管理并进行部件健康 状况的全面诊断以最大限度地减少操作员的工作而降低维护的成本。因此，实际上，本专利技术涉及一种通过分析当部件由机械应力激励时部件表面发射的热辐射一x射线或伽马射线—的耗散来实时地非破坏性监控部件的设备。根据本专利技术，设备包括能确定部件表面辐射场的测量装置。所述 测量装置和用来覆盖要监控的部件的表面区域的柔性载体成一体。有利的是，所述的载件是个柔性载体，可以与部件的形状相符合。所述测量装置具有适当的灵敏度，用于确定由部件缺损引起的辐 射密度提高的场(领域)。在本专利技术的一个具体实施方式下，测量装置包括安排成行列矩阵 的辐射微传感器网络。为了将微传感器接收的辐射转换为电信号，每 个微传感器包括一个将辐射转换为电信号的单元，这个单元与电荷转 移设备连接以收集电荷。在本专利技术的另一个实施方式下，探测和测量装置包括一个热敏液 晶膜和一个迭在所述热敏液晶膜上的光电微传感器网络。光电微传感 器网络安排成行列矩阵。每个光电子微传感器包括一个光敏单元以将 该膜传送的光学信号转换为电信号，这个单元与电荷转移设备连接用 来接收电信号。根据本专利技术的一个实施方式，监控设备还包括一个将所述检测和 测量装置与记录存储器连接的接口电子元件，这个电子元件和存储器 都和所述的柔性载体成一体从而更好地实现监控设备的单块化。更为有利的是，监控设备包括计算系统，如用来自动确定部件表面的辐射能量级升高的场的^L处理器系统。根据本专利技术的一个实施方式，计算系统不和柔性载体成一体，监 控设备包括发送装置，用来使用有线的、无线的、无线电或红外链接7向所述的计算系统发送记录存储器记录的电信号。根据本专利技术的另一个实施方式，所述的计算系统和所述的柔性载 体成一体并连接在所述接口和记录存储器之间。根据计算系统的实施方式，它包括一个含有至少一个部件表面辐射场的参考图的存储器， 一些将所述计算系统接收的电信号转换为辐 射场的计算装置，以及一些根据参考辐射场分析辐射场的分析装置。分析装置包括微分分析装置，用来确定参考辐射场和测量的辐射场之间的孩先分(diff6rentiel)辐射场。有利地是，所述的微分分析装置包括在所述的差动辐射场超过一 个阈值的情况下生成特征状态信号S的装置分析装置包括i普分析装置，用来确定与部件存在缺损相关的信息。有利地是，状态信号S和信息都通过所述的计算系统向警报装置 传送，或记录在与计算系统连接的记录存储器中，然后使用有线的、 无线的、无线电或红外链接向警报装置传送。警报装置包括，例如，显示装置和光或声指示器。 在本专利技术的另一个实施方式下，所述的微传感器直接和用来覆盖 所述要监控的部件的表面的覆盖层成一体。附图说明本专利技术的其他特征和优点在结合附图进行的以下描述中将会更 加明显，在该附图中图1示出遵循现有技术的热量测定设备； 图2示出本专利技术一种实施方式下的设备的截面图； 图3示出本专利技术另一种实施方式下的设备截面图； 图4示出监控设备的俯视部分截面图5示出图4中的监控设备正在将电信号传输至远距离的计算系 统的工作状态；图6示出在传输飞行过程中记录的信号状态下的地面上飞机的结构表面上的监控设备网络。 具体实施例方式人们将一个部件的断裂分为三个阶段。第一个阶段，缺损在最常 因机械应力或施加在部件上的变形激励的区域以扩散方式形成。第二 个阶段，缺损进一步发展或聚结，肉眼可见的裂紋出现，在第三个阶 段的时候，裂紋蔓延直到导致部件的断裂。这三个阶段伴随着热量的 耗散。耗散的热能与应力的集中是成比例的。热耗散在机械地激励的 区域更加严重。另外，当材料有裂紋时，裂紋的开始可以根据局部的 温度上升定位。裂紋正面(前端)即构成热点。通过建立部件表面的 温度场图，使用相应的分析装置，人们可以对代表热能耗散的温度上 升区域进行定位。图2和3示出通过分析当部件由机械应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过分析当部件（４）由机械应力激励时的辐射耗散来非破坏性地监控部件（４）的设备，其特征在于所述设备（１）包括用来确定所述部件（４）表面辐射场的测量装置，所述测量装置和用来覆盖所述要被监控的部件表面并与所述该部件的形状相符合的柔性载体（２）成一体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2006-5-24 06519021. 一种通过分析当部件(4)由机械应力激励时的辐射耗散来非破坏性地监控部件(4)的设备，其特征在于所述设备(1)包括用来确定所述部件(4)表面辐射场的测量装置，所述测量装置和用来覆盖所述要被监控的部件表面并与所述该部件的形状相符合的柔性载体(2)成一体。2. 根据权利要求1的监控设备，其特征在于所述测量装置具有 用于确定可以揭示所述部件表面上缺损的存在的辐射能量级变化的适 当的灵敏度。3. 根据权利要求1和2的监控设备，其特征在于所述测量装置 包括辐射微传感器网络(3)。4. 根据权利要求3的监控设备，其特征在于所述辐射微传感器 网络(3)被安排成行列矩阵。5. 根据权利要求3和4的监控设备，其特征在于每个辐射微传 感器(3 )包括一个适于将所述部件表面发送的辐射转换为电荷的单元， 所述单元与用于收集电荷的电荷转移设备耦接。6. 根据权利要求1和2的监控设备，其特征在于所述测量装置 包括热敏液晶膜(7)和迭在所述热敏液晶膜(7)上的光电微传感器 网络(6)。7. 根据权利要求6的监控设备，其特征在于所述光电微传感器 网络(7)被安排成行列矩阵。8. 根据权利要求7的监控设备，其特征在于每个光电微传感器 (6 )都包括一个用于将光学信号转换为电信号的光敏单元，所述光敏单元和用于收集所述电信号的电荷转移设备耦接。9. 根据上述任一项权利要求的监控设备，其特征在于所述设备 还包括将所述测量和探测装置与记录存储器(11)相连接的接口电子 元件(10 )。10. 根据权利要求9的监控设备，其特征在于所述接口电子元件(10 )和所述存储器(11)都和所述柔性载体(2 )成一体以实现单块 式的监控设备(1)。11. 根据权利要求3和9的监控设备，其特征在于所述接口电子 元件(10)布置在辐射微传感器行的端部或辐射微传感器列的端部。12. 根据权利要求6和9的监控设备，其特征在于所述接口电子 元件(10)布置在光电微传感器行的端部或光电微传感器列的端部。13. 根据权利要求1至12的监控设备，其特征在于所述监控设 备(1)包括计算系统(13)，如微处理器系统。14. 根据权利要求13的监控设备，其特征在于所述计算系统(13 ) 不和柔性栽体(2 )成一体，所述监控设备包括用于将记录...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA德斯迈特，
申请(专利权)人：空中客车法国公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]