第十章 航空器结构检查的无损检测技术-激光全息
激光全息检测技术用 于复合材料检测的原理
复合材料在成型固化过程中，难免产生孔洞、脱胶、 分层、撞击、纤维断裂、树脂裂纹等缺陷，为了对产品质 量作出正确评估，必须进行无损检测。
纤维断裂、树脂富集和孔洞
面心脱胶
芯间脱胶
激光全息检测的原理与基本方法
无损检测新技术 ：激光全息 、声振、微波、声发射
激光全息无损检测 —— 在全息照相技术的基础上发展
起来的一种检测技术。
1、 激光全息无损检测是利用全息干涉 计量技术，把相干性好的激光照射到 试件表面，通过热、机械等加载方式 使试件表面产生微小变形，比较加载 前后的两组光波波前的形状，根据干 涉条纹的变化来判断是否有缺陷。
激光全息检测的原理与基本方法
原理——光的干涉现象
光波中电场 E 的波动方程：
E A0 cos t
式中，A0：振幅，ωt ：相位 光的干涉 —— 光波在空间叠 加而形成明暗相间的稳定分 布
图1 激光全息照相检测光路图
干涉条件：
(1) 有相同的振动方向和固定的相位差 (2) 两束光波在相遇处所产生的振幅差不大 (3) 两束光波在相遇处的光程差不大
缺陷
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基本方法
1）物体表面微差位移的观察方法
1．实时法。 先拍摄不受力时的全息图；冲洗处理后，把全息图精确地放回到原来拍摄位置上， 用同样参考光照射，则全息图就再现出物体三维立体像 (虚像)，再现虚像完全 重合在物体上。 2．两次曝光法。 将物体在两种不同受载情况下的物体表面光波摄制在同一张全息图上；再现两个光波 叠加时产生干涉现象。
3．时间平均法。
2）激光全息检测的加载方法
激光全息照相缺陷检测实质 --- 比较物体在不同
无损检测技术及其应用 张广远
2、常规无损检测技术及其应用
2.2 液体渗透检测
优点
应用广泛，原理简明易懂，检查经济， 设备简单，显示缺陷直观，并可以同时 显示各个不同方向的各类缺陷。
对大型工件和不规则零件的检查以及 现场机件的抢修检查，更能显示其特殊 的优点。但渗透探伤对埋藏于表皮层以 下的缺陷是无能为力的。
缺点
它只能检查开口暴露于表面的缺陷， 另外还有操作工序繁杂等。
• 为了使磁粉图像便于观察，可以采用与被检工件表面有较 大反衬颜色的磁粉。常用的磁粉有黑色、红色和白色。为 了提高检测灵敏度，还可以采用荧光磁粉，在紫外线照射 下使之更容易观察到工件中缺陷的存在。
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2、常规无损检测技术及其应用
2.3 磁粉检测 磁粉检测原理
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2、常规无损检测技术及其应用
2.3 磁粉检测 磁粉检测应用
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1、无损检测概述
• 无损检测技术现状及发展
21世纪以来，伴随着科学技术特别是计算机技术、数字化 与图像识别技术、人工神经网络技术和机电一体化技术的大发 展，无损检测技术获得了迅速发展。在航空航天、核技术、武 器系统、电站设备、铁道与造船、石油与化工、建筑、冶金、 机械制造等领域中都有广泛应用。
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照相法
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电离检测法
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荧光屏直接观测法
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工业射线CT技术
• CT技术是断层照相技术，又称计算机层析照相技术， 它根据物体横断面的一组投影数据，经过计算机处理 后，得到物体横断面的图像。所以，它是一种由数据 到图像的重建技术。
• 射线照相一般仅能提供定性信息，不能实用于测定结 构尺寸、缺陷方向和大小。它还存在三维物体二维成 像、前后缺陷重叠的缺点。射线CT技术提出了全新的 影像形成概念，它比射线照相法能更快、更精确地检 测出材料和构件内部的细微变化，消除了照相法可能 导致的检查失真和图像重叠，并且大大提高了空间分 辨力和密度分辨力。
航空发动机无损检测技术PPT课件
二、内窥检测技术
医用内窥镜
内窥技术利用光学原理：将密封物体内部的状态传出 来，再对光学图像评估、检测、诊断。 发展史：1806年德国人philipp bozzini发明光导器、 1921年以色列人george Scrampton研制出了世界上第 一台工业硬杆式内窥镜、随后以挠性光导纤维为导光、 传像的第二代内窥镜、第三代电子内窥镜。
五、渗透检测技术 原理：将溶剂施加在被检测工件表面，清洗后施加显像 剂，紫外灯或白炽灯下进行观察，缺陷处发出荧光。 常用于监测非松孔性金属和非金属材料表面开口缺陷。
• 方法
荧光渗透法：
采用含荧光材料的渗透液的检测方法。它 用紫外线进行照射，使缺陷显示痕迹而发 出黄绿色的光线，本方法的观察必须在暗 室中采用紫外线灯（不可见光）来进行。
涡流检测技术的缺点： 1、仅限于导电材料的检测 2、只能检测表面或近表面的缺陷 3、大面积检测效率低，对形状复杂试件难做检查 4、必须了解缺陷的方向才能取得较好检查效果，影响 因素较多。
四、超声检测技术 原理：利用超声波的发射和反射的原理进行检测。声波 在某种材料中声速固定，因此试件缺陷时，声波波速随 材料声阻抗的变化而变化，并在该点产生回波，通过测 量回波时间获得缺陷位置信息。 作用：一、测厚；二、测裂纹。 优点： 1、可检测内部缺陷位置、大小、埋深、性质等； 2、适用于金属、非金属、磁铁、非磁铁等各种材料； 3、可用于测厚等
一般使用高频涡流仪检测表面凹痕、裂纹、蚀坑； 低频涡流仪检测内侧表面的腐蚀和表面下一定深度的裂纹。 涡流检测技术的优点： 1、疲劳裂纹和应力腐蚀是飞机结构部件常见的问题，涡流检测 技术对这两种裂纹较敏感； 2、涡流检测法不必去除表面漆层，检测方便； 3、涡流仪探头较小，飞机上搭建部位的螺栓孔、铆钉孔周边裂 纹检测方便； 4、飞机很多部件可使用涡流仪进行原位检测，不必拆卸结构部 件。
无损检测技术
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6、各类无损检测原理简介
射线法（X射线和中子射线照相法） 将X射线发生器发射的射线透照被检件,透射线被检测对象传递或衰减,用
以成像检查内部结构或缺陷. 来自反应堆、加速器或同位素源的中子束照射被检件时,可用图像显示被
微波检测；光全息检测；声全息检测
较厚件（壁厚≤100mm） 厚件（壁厚≤250mm） 最厚件（壁厚≤10m）
射线检测 中子照相；γ射线照相
超声检测
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对被检工件的不同材质来说,可采用的无损检测方法:
表1-5 不同无损检测方法及其主要材料特性
检测方法 渗透检测 磁粉检测 涡流检测 微波检测 射线检测 中子照相
无损检测技术
NDT (Non-destructive Testing)
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参考书
❖ （1）无损检测学,[日]石井勇五郎著,吴义译,机械工业出版社 1986年版
❖ （2）无损检测技术及其应用,张俊哲著,科学出版社1993年 版
❖ （3）无损检测基础,福顺著,北京航空航天大学出版社2002 年版
❖ （4）无损检测,喜孟著,机械工业出版社2001年版 ❖ （5）无损检测技术,邵泽波著,化学工业出版社2003年版
原材料 （原料检验）
初加工，二次加工‥‥ （铸造、锻造、冲压、焊接等 ）
产品 （在役检验）
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2、无损检测的三个发展阶段
❖ NDI（无损探伤）： 主要用于产品的最终检验,在不破坏产品的前提下,发现零
部件中的缺陷,以满足工程设计中对零部件强度设计的需要. ❖ NDT（无损检测）：
不但要进行最终产品的检验,还要测量加工过程工艺参数, 诸如：温度、压力、密度、浓度、成分、组织结构、残余应 力、晶粒大小. ❖ NDE（无损评估）：
无损检测在航空维修中的应用研究
无损检测在航空维修中的应用研究摘要：航空维修是航空业的重要组成部分，业务范围包括对飞机及飞行器上的技术装备进行维护与维修。
而无损检测作为现代科技手段，通过扫描对被检测物进行检测即省时省力又不致对被检测造成损坏，是当即应用最广的检测手段之一。
本文通过无损检测技术的实用性论述，对超声波检测技术和涡轮检测技术应用进行对比，分析了两种检测技术的长处与不足，论述了微波技术、红外线检测技术、激光全息技术、声发射技术四项全新先进的检测技术应用的使用价值，对日常航空监测具有一定的借鉴意义。
关键词：无损检测；航空维修；技术应用引言：航空设备无损检测技术，是现代航空业常用的检测手段，其最大的特点的不会造成对被检测物的损害。
现实中，由于飞机或其他航天器安全要求高，对其或技术装备进行检测是确保飞行器安全的必要前提。
近年来，由于航空维修行业竞争加剧，各维修企业纷纷引进先进的无损检测技术与先进工艺，尤其是开发更先进的微波技术、激光全息检测技术、声发射技术等高科技技术，以最大限度提高检测的准确率。
在拓展飞机维修业务，抢占市场份额中发货了巨大作用。
一、无损检测技术概述无损检测技术是一种非破坏性检测技术，其是在保持被检测主体原有状态以及其化学性质不被损坏的前提下，运用现代化的技术以及一些设备器材，用化学或者是物理的方法，如电磁辐射还有超声波等，对被检测主体表面还有内部的状态、结构和缺陷的数量、位置、尺寸、分布等情况进行检查以及测试的方法。
相较于破坏性检测方法，无损检测就有全面、无损以及可靠的优点。
目前阶段由于无损检测技术能够保障被检测主体产品质量以及设备的安全，所以其应用较广已经渗透应用到了很多行业领域，其中超声检测、涡流检测以及红外检测这些都是典型的无损检测方法，下面我们挑选了三种具有代表性的无损检测技术进行详细介绍：首先介绍一下超声波检测技术，我们把频率高于20000赫兹的弹性波叫做超声波，超声波声束可以高度集中在一定的方向，其是沿直线于介质中传播的，指向性比较强。
民用航空器复合材料的无损检测技术
民用航空器复合材料的无损检测技术摘要：随着复合材料在现代飞机的广泛应用，如何对在役飞机的复合材料进行无损检测成为一个关乎飞行安全的重要问题，本文简要介绍了航空复合材料的结构类型、主要缺陷和几种适用于外场操作的无损检测方法并浅析了工作原理。
关键词：复合材料缺陷无损检测随着高强度、超高强度材料在飞机结构的应用，复合材料以其优于金属材料的多项性能而迅速发展成为航天航空工业的基本结构材料。
据悉新一代波音787干线客机的复合材料用量超过50%，中国民航飞行学院引进的SR20训练飞机机身全部采用复合材料。
随着我国大量引进基于损伤容限理念设计的飞机，对在役的复合材料构件进行无损检测是机务维修中的重要工作，也是一个难点。
由于复合材料和金属材质的缺陷有很大的差异，因此复合材料所的无损检测方法和传统的无损检测方法也有着很大的不同，本文主要介绍航空复合材料无损检测技术。
1 航空复合材料简述复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，组成新的材料。
由于各种材料在性能上互相取长补短，从而使复合材料的综合性能优于原组成材料。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
飞机上的复合材料主要是指碳纤维的复合材料，航空结构中常用的复合材料主要是层板结构和夹芯结构。
2 航空复合材料的缺陷2.1 由于工艺原因而产生缺陷在复合材料的成型过程中会由于工艺原因而产生各种缺陷：夹杂、分层、脱胶、裂纹、断裂及蜂窝芯的变形、弱粘接、节点脱开、发泡胶空洞等缺陷。
2.2 使用中产生缺陷使用中由于受载荷、振动、外来物损伤等环境因素的综合作用而出现层板表面裂纹、划伤、层板分层、脱胶、断裂；夹芯结脱胶、进水、蜂窝芯压塌等。
其中分层和脱胶是复合材料的主要缺陷，也是民航外场无损检测的主要方面。
3 复合材料结构外场无损检测方法3.1 目视法目视检查法是依然是复合材料无损检测中使用最广泛、最直接的无损检测方法。
可通过放大镜、内窥镜、光源、带视频的扫描器来增强灵敏度。
飞机外部结构损伤的检查方法以及管理方式改进
飞机外部结构损伤的检查方法以及管理方式改进摘要：飞机在航线运行中，需要做航前、航后、短停等检查，检查目的之一，就是确保飞机外部没有影响结构完整性的损伤。
这类损伤基本是在上一航段发生的偶然类损伤，如鸟击、雷击、雹击等自然因素造成的凹坑、划伤等，或者如地面车辆、工作梯架、移动廊桥等人为因素造成。
这些损伤一般分为允许损伤、条件限制允许损伤和不允许损伤三类，对于第三类不允许损伤，必须停场进行修理。
本文重点就飞机结构损伤检查方法、飞机传统外部结构损伤管理方式和改进方式进行介绍。
关键词：飞机结构;外部损伤;管理引言飞机外部结构损伤管理属于维修记录管理范畴，在咨询通告《飞机维修记录和档案》中有明确要求：航空运营人应当建立每架航空器的单机档案，以便于航空运营人和民航局定期评估其适航性状况，其中所要求的结构维修记录包括外部结构损伤清单。
如果管理不善，会影响飞机的适航性、可靠性和经济性。
1飞机结构损伤检查方法1.1目视检查目视检查是航空器完整性检查的最基本、最常用的检查方法，也是保证飞行安全的重要检查手段之一。
进行无损检测之前，凡是能目视到的部分都必须经过目视检查。
（1）目视检查工具与应用在进行目视检查时，因环境条件不同，检查技术要求不同，视线可达性和视力局限性及所要达到的检查目的不同，还必须借助其他工具实现目视检查（称为光学-目视检查），如：强光手电筒、反光镜、放大镜、孔探仪等辅助工具是常用的光学-目视检查工具。
（2）孔探仪是一种精密的带有内装光源的光学仪器。
它是特殊形式的望远镜，可用于各种视力极限所不能看到部位的检查。
它是目视检查的重要工具，在航空维修中已得到广泛应用。
例如，通过孔探仪检查发动机燃烧室的裂纹、烧蚀，叶片的烧伤、变形、打伤以及采用孔探仪检查起落架作动筒壁的裂纹和腐蚀等损伤。
1.2无损检测目前常用的无损检测技术有涡流检测、渗透检测、磁粉检测、超声波检测、射线检测等，各种技术各有特点，随着科技的进步，无损检测技术也得到飞速发展，产生了像激光全息干涉、激光超声、红外、声发射、微波、磁记忆等众多的无损检测新方法、新技术，它们中的大部份在飞机维修中得到应用。
基于电子技术下无损检测技术的应用_1
基于电子技术下无损检测技术的应用发布时间：2023-05-05T06:39:54.761Z 来源：《福光技术》2023年5期作者：姚娜娜朱序王敏[导读] 无损检测技术能够在尽可能保持检测对象完整性的前提下，对其进行检测分析，及时发现其中存在的问题和缺陷，并提出有效的解决策略。
北方华安工业集团有限公司黑龙江省齐齐哈尔市 161046摘要：无损检测技术能够在尽可能保持检测对象完整性的前提下，对其进行检测分析，及时发现其中存在的问题和缺陷，并提出有效的解决策略。
在工业、建筑等领域，无损检测技术发挥着至关重要的作用。
本文结合无损检测技术的概念和特点，对其应用情况进行了简要分析。
关键词：电子技术无损检测技术应用最近几年，电力电子技术、计算机技术、微电子技术等的飞速发展，推动了各行各业的信息化进程。
在工业生产、建筑工程等领域，经常需要对产品的质量进行检测，传统的破坏性检测虽然可以获得准确的结果，但是其本身的破坏性不仅会导致成本的增加，而且注定只能采用抽样检测的方法，在这种情况下，无损检测技术得到了越来越多的关注。
1电气技术发展的现状1.1电气节能方面近年来，我国电力电子技术在关键技术、产业规模、产业链等领域取得了巨大的成就。
大型风机和水泵变频调速节能是电力电子技术的主要应用之一。
为了保护环境，我们将电力电子技术应用于电力，即通过使用电力来节约能源和减少排放。
目前，大容量逆变器的电阻-电压能力有限，在此基础上，我们采用了组合电力电子变换器，其中H桥级联多电平变换器最为突出。
一般来说，容量越大，电压越高，使用的能量就越多。
我们利用电力电子技术回收原来使用的能源，减少使用的电能，节约能源，并将多余的能源应用到其他地方以节约能源。
我们还可以看到，采用电力电子技术的H桥级联多电平变流器改变了其结构形式，其技术水平越来越高，这些不同结构形式的高压变流器可以有效地应用于实践中。
它还涉及用于节能风机和泵的高压大容量变频器。
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全息照相技术
激光全息照相检测
激光全息照相检测
激光全息照相检测
激光全息照相检测的光路图 1-激光器；2-分光器；3、4、7、10-反射镜； 5-试件；6、9-扩束镜；8-胶片
激光全息照相检测
►
激光全息照相检测的原理
激光全息检测是利用激光全息照相来检测 物体表面和内部缺陷的。 因为物体在受到外界载荷作用下会产生变 形，这种变形与物体是否含有缺陷直接相关， 在不同的外界载荷作用下，物体表面变形的程
优点 两次曝光法是在一张全息片上进行两次曝光， 记录了物体在产生变形之前和之后的表面光波。 这不但避免了实时法中全息图复位的困难，而且 也避免了感光乳胶层收缩不稳定的影响，因为这 时每一个全息图所受到的影响是相同的； 缺点
对于每一种加载量都需要摄制一张全息图， 无法在一张全息图上看到不同加载情况下物体表 面的变形状态。
激光全息照相检测
优点 只需要用一张全息图。 缺点 为了将全息图精确地放回到原来的位置，就 需要有一套附加机构，以便使全息图位置的 移动不超过几个光波的波长； 由于全息干板在冲洗过程中乳胶层不可避免 地要产生一些收缩，当全息图放回原位时， 虽然物体没有变形，但仍有少量的位移干涉 条纹出现；
激光全息照相检测
加载方法
声加载
热加载
内部充气法
表面真空法
激光全息照相检测
►激光全息检测的应用源自蜂窝结构检测 复合材料检测
涡轮叶片
飞机上尾翼构件再现像的缺陷
铝面板一铝蜂窝芯夹层结构人工 伤试件全息图
激光全息照相检测
时间平均法 这种方法是在物体振动时摄制全息图。在摄 制时所需的曝光时间要比物体振动循环的一个周 期长得多，即在整个曝光时间内，物体要能够进 行许多个周期的振动。但由于物体是作正弦式周 期性振动，因此，把大部分时间消耗在振动的两 个端点上，所以，全息图上所记录的状态实际上 是物体在振动的两个端点状态的叠加。当再现全 息图时，这两个端点状态的像就相干涉而产生干 涉条纹，从干涉条纹的图样的形状和分布来判断 物体内部是否有缺陷。
显示的干涉条纹图样不能长久保留。
激光全息照相检测
两次曝光法 将物体在两种不同受载情况下的物体表面光 波摄制在同一张全息图上，然后再现这两个光波， 而这两个再现光波叠加时仍然能够产生干涉现象。
这时，所看到的再现现象，除了显示出来原 来物体的全息像外，还产生较为粗大的干涉条纹 图样。
激光全息照相检测
激光全息照相检测
蜂窝结构板脱粘区的全息再现干涉条纹
激光全息照相检测
►
激光全息检测的特点
检测灵敏度高——基于干涉计量技术，其干 涉计量的精度与波长同数量级。 一次检测面积大——激光相干长度大，只要 激光能够充分照射到的物体表面，都能一次 检验完毕。 对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、 任意粗糙的表面进行检测。 便于对缺陷进行定量分析——可借助于干涉 条纹的数量和分布状况来确定缺陷的大小、 部位和深度。
度是不相同的。记录在不同外界载荷作用下的
物体表面的变形情况，进行观察和分析，然后
判断物体内部是否存在缺陷。
激光全息照相检测
当物体内部不含有缺陷时，这种条纹的形状和间 距的变化是宏观的、连续的，是与物体外形轮廓 的变化同步调的； 当被检物体内部含有缺陷时，在激光照射下进行 建像时，所看到的波纹图样在对应于有缺陷的局 部区域就会出现不连续的、突然的形状变化和间 距变化。
激光全息照相检测
►
激光全息照相检测的方法
全息干涉计量术：激光全息照相+干涉计量技术
观察物体表面微差位移的方法
实时法
两次曝光法
时间平均法
激光全息照相检测
实时法 先拍摄物体在不受力时的全息图，冲洗处 理后，精确地放回到原来拍摄的位置，并用与拍 摄全息图时的同样参考光照射，则全息图就再现 出物体三维立体像（物体的虚像），再现的虚像 完全重合在物体上。 这时对物体加载，物体的表面会产生变形， 受载后的物体表面光波和再现的物体虚像之间就 形成了微量的光程差。由于两个光波都是相干光 波，并几乎存在于空间的同一位置，因此，这两 个光波叠加就会产生干涉条纹。