[发明专利]用于在负载下样本中定位故障事件的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及检验技术，更具体地涉及使用热敏成像法的无损测试技术。

背景技术

在航天和其他应用中，复合结构的使用在增加。根据应用，可使用各种材料和制造技术。复合结构的优点包括较低重量和增强的强度。然而，复合材料可以表现出许多缺陷类型，例如脱层、基体裂化和纤维断裂。为了设计改良的复合结构并且验证结构模型，期望确定故障事件的源深度和真实位置。

红外(IR)热成像法是一种检测和量化物体的材料缺陷和表面下损伤的方法。该技术依靠对穿过物体的热传递的瞬间(temporal)测量来提供关于物体中缺陷和裂缝的信息。既然穿过物体的热流基本上是不受物体材料的微结构影响的，该技术免于微结构可能施加的任何限制。此外，正在被检测的物体的大小、形状或者外形对热像分析没有明显的妨碍。该技术也可以比现有的常规无损测试方法快10-100倍。

然而，如Ringermacher等在US 6,367,969中讨论的，利用瞬间闪光方法，能够在复合材料中确定裂缝的位置的现有高级热像成像方法是在裂缝产生之后对其进行定位，因此不能对产生这些裂缝的事件确定因果关系。为了验证动态负载下结构中的故障的计算机模型，期望获得因果关系。此外，期望找到关于事件深度和横向位置的精确定位，以及事件的次序。

因此，需要寻求一种能解决上述问题的改进的热像技术。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种定位样本中故障事件的系统。该系统包括至少一个传感器，该传感器被配置为检测对应于样本中故障事件的声能。该系统还包括红外照相机，该红外照相机被配置为检测对应于样本中故障事件的能量的热释放。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种检测样本中故障事件的方法。该方法包括记录对应于故障事件的声信号。该方法还包括基于声信号确定零点时间(zero-time)。该方法进一步包括在一段时间内记录样本的多个热图像。该方法还包括从该声信号和热图像确定故障事件的深度。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种定位样本中故障事件的多模式系统。该系统包括至少一个传感器，该传感器被配置为检测对应于样本中故障事件的声能。该系统还包括红外照相机，该红外照相机被配置为检测对应于样本中故障事件的能量的热释放。该系统进一步包括X射线源，该射线源被配置为照射样本的至少一部分。该系统还包括数字X射线检测器，该数字X射线检测器被配置为获取至少一部分样品的至少一个X射线图像。

附图说明

当参考附图阅读下面的详细说明，会更好地了解本发明的这些以及其他特征、方面和优势，在附图中相似的符号代表所有附图中相似的部件，其中：

图1是根据本发明实施例的用于定位样本中故障事件的系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的包括X射线成像的用于定位样本中故障事件的替换系统的示意图；

图3是对于故障事件将要被检测的复合材料样本的示意图；

图4是说明检测样本中故障事件的位置和深度的方法的示范性步骤的流程图；

图5是声发射信号的图示，该信号对应于复合材料样本中在一段时间内所记录的故障事件；以及

图6是正在被检测故障事件的复合材料样本的表面温度-时间轮廓图的图示。

具体实施方式

如下所详细描述的，本发明的实施例包括一种在负载下样本中定位故障事件的系统以及一种对其进行定位的方法。如在这里所使用的，术语“位置”是指在样本表面之下的故障事件的位置。术语“负载”是指当置于负载测试机器中时，被检测的样本受到的应力。为了确定样本中故障事件发生的起始时间，这里所公开的系统包括红外成像和声发射感测的组合。