[发明专利]用于检测多孔结构件中的水的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及结构件的无损测试领域。具体地说，本发明涉及结构件的 内腔中的液体的检测和定位。

背景技术

在机械构造的结构件领域中，尽可能轻地制造结构件同时仍确保其结 实而刚硬的目的通常产生负载相对较高的包括腔室的结构部件。

这种结构部件的形式和组成多种多样，对应于被称为“夹层”结构件 的其中一种最常见形式具有蜂窝状的多孔芯。

多孔芯夹层结构件1如图1中的截面所示通常包括由事先装有空气的 中空隔室12形成的芯2，在其各表面即底面和顶面上具有坚实的表皮护板 (revêtement)，分别为附图标记4、3。

这种结构件由于其非常有利的刚性-强度/重量比而尤其用于航空构 造。

在也公知的一个具体实施方式中，夹层结构件的表皮护板3、4由包括 在固化树脂中保持就位的纤维——玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维等 ——的合成物制成，多孔芯2的中空隔室12由片材中产生的壁形成，该片 材成形为限定呈通常规则的晶格形式的隔室。当该晶格由六角形截面的隔 室构成时，通常用“蜂窝”表述。

在大多数情况下，表皮护板以及隔室壁所用的材料相对不能透过常见 流体，从而产生其中各隔室构成基本闭合并密封的腔室的情形。

这种结构件的一个缺陷源于中空隔室易于或多或少地填充水，这些水 不能自然去除。一方面，这具有不必要地增大期望为轻质结构件的结构件 的重量的后果，另一方面具有通过各种物理化学作用削弱制造结构件所用 的材料的具体机械特性或者削弱各种组装元件之间尤其是多孔材料和表皮 护板之间的结合质量而降低结构件的强度的后果。

中空隔室中水或一般液体的存在通常视为结构件的主要缺陷，其存在 通常不能预测，不管存在液体的原因是什么——结构件制造期间的水形成 过程或者后继渗透至隔室中的液体渗透，重要的是检测隔室中液体的存在， 定位液体的位置并量化其量，从而采取必要动作以移除该液体的最大可能 量。

这种腔室结构件中的液体的检测是长期存在的问题。然而，传统方法 存在重要缺陷。

除了局限于其中所用的材料对于利用光学手段观察隔室中的液体来说 足够透明的情况的目视检查以外，已长时间使用并且本领域技术人员公知 的方法基于声学检测原理。

基于该原理的超声波型方法尤其适用于连续紧实介质。在多孔——低 密度腔室——结构件的情况下，声波传播困难并且不能以必要精度判别液 体的存在。

在编号为EP 0 938 653公布的专利中公开了一种纯声学衍生方法，其 适于检测封闭空间——在该示例性中为瓶——中的液体水平。根据该专利， 通过磁场在该瓶中引起振动并由话筒接收响应于该振动的声信号。可从该 接收到的声信号的特性推断瓶中液体的存在和液体的水平。然而，在多腔 室材料的情况下，例如这里考虑的情况，由于回声弱，该方法不允许有效 检测腔室中的水的存在。

也已经想到尤其旨在利用其它物理原理检测多孔芯夹层结构件中的水 的存在的其它方法。

根据这些其它方法中的一种方法，由于水与探寻其中的水存在的材料 具有非常不同的热力学性质，因而提出了产生受温度变化的部分的热像图。 在该情况下，由于水与该部分材料之间的热惯性差异，对应于水的区域出 现温度变化不如不存在水的区域快，热像图能够检测表面温度中的差异， 因此能够检测含水区域。

在编号为JP 62024134公开的专利中公开了这类方法的一个实施例， 然而这类方法具有缺陷，一方面其通常需要移除所述部分以对其进行调查 研究，另一方面需要在适于实施测量的条件下对该部分进行冷却或加热的 实质性手段。

根据另一种方法，利用电磁微波检测隔室中水的存在，在水存在的情 况下电磁微波的传播发生改变。

然而，当所用的能量水平显著时，就人员保护要采取的预防措施而言 电磁微波的利用受到限制。

此外，在利用碳纤维基材料制成的表皮护板或具有金属表面——例如 借助青铜网金属化的表面，多数部件都是如此——的夹层结构件的情况下 出现困难。

在基于碳纤维的结构件的情况下，表皮护板中的碳引起高度损耗并且 信噪比对检测极其不利。

当青铜金属网覆盖表面——现代航空材料常常如此——时，表皮护板 导电因而阻止任何电介质类型的测量。