[发明专利]通过分析辐射耗散来非破坏性地监控部件的设备

说明书

技术领域

本发明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 裂纹扩展时的裂纹的出现。本发明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。

背景技术

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纹等损 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。

本发明同样用于检测因过强的和周期性的机械外力造成的部件 的裂纹，其中周期性的重复在一段时间之后会导致所谓疲劳的裂纹， 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纹构成的散热障碍。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。任一缺损或裂纹的出现都会通过 部件的一个区域的环境温度异常缓慢回转局部显示在热量测定图像 上。

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中的裂纹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1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纹，只能当裂纹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。

发明内容

本发明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。

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，本发明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—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。

根据本发明，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)。