《红外热波无损检测与评估关键技术及应用》

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与现代诊断技术对医学的作用一样,无损检测与评估技术对现代工业产品的质量可靠性和安全性具有不可或缺的重要作用。检测技术的发展趋势是安全、快速、便携、定量以及具有识别和评估能力。红外热波技术是继x射线和超声等技术之后又一项新的通用无损检测方法,对大量采用新型复合材料的航空航天产品,以及结构与材料都非常复杂的珍贵文物,常常更能满足其严苛的内部信息获取要求。

项目针对航空航天特种复合材料产品的质量安全保障和国宝壁画内部损伤与支撑结构信息获取等国家重大需求,在已有技术无法满足要求,也无国际国内先例可寻的情况下,由科技部支持,历经十余年攻关,产学研用协同创新,在红外热波技术的研究与应用领域取得多项原创发明。

主要创新发明点如下:

1)研究处于非热平衡态物体表面温度场变化过程受物质内部结构影响的机理,发明了多种缺陷定量测量和表征识别方法,优化了测量和数据处理过程,降低了噪声影响,解决了涂敷层、多层结构及复杂结构材料的定量测量问题。

2)发明了无污染的抗反射方法,在保证检测对象安全的前提下,突破了红外成像技术应用于金属材料的技术瓶颈,解决了保障长征五号液体火箭发动机安全可靠性的一个关键技术难题。

3)建立了缺陷处热量的聚集及扩散过程的理论模型,发明了热图阈值分割方法及热图序列缺陷信号的自动识别算法,提高了检测精度和缺陷识别能力,解决了伪缺陷的干扰问题。

4)设计采用安全、灵活的脉冲、阶梯、周期等形式的热波激励装置,研制了多套检测设备,搭建了红外热波无损检测与评估平台,建立了国际上首例完善的国家标准体系,为航空航天、文物保护、清洁能源等领域不同应用需求提供个性化解决方案。

项目获发明专利17项,其中,中国发明专利16项,美国发明专利1项,软件著作权5项;主持编制国家标准6项,参与国际标准1项;发表论文114篇。吸引海外归国创业2人,其中海聚工程1人。获批教育部重点实验室,北京市重点实验室,无损检测新技术北京市工程实验室,北京市首批高精尖中心。

成果已成功应用于多项国家航空、航天重点型号,写入长征液体火箭发动机制造工艺技术文件,“为长征五号火箭的成功首飞做出了重要贡献”,应用于以元代壁画《七佛说法图》为代表的多项国宝级文物损伤状态及内部信息获取,取得了巨大的社会效益。成果技术还解决了大型风电叶片现场检测与评估的技术难题。作为一项无损检测新技术,显示出广阔的应用前景。

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