ICS 19.100 H 26 备案号： MH 中华人民共和国民用航空行业标准 MH/T 3022-2011 航空器复合材料构件红外热像检测 Infrared thermography for composite component of aircraft 201106-01 实施 201103-01发布 发布 中国民用航空局 MH/T 3022-2011 前言 本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本标准由中国民航无损检测人员资格鉴定与认证委员会提出。 本标准由中国民用航空局航空器适航审定司批准立项。 本标准由中国民航科学技术研究院归口。 本标准起草单位：中国国际航空公司工程技术分公司成都维修基地、南京航空航天大学、中国民航 科学技术研究院、广州飞机维修工程有限公司。 本标准主要起草人：许万忠、田裕鹏、周克印、张循、郑勇、姚红宇。 MH/T 3022—2011 引 红外热像检测是基于红外辐射原理，通过红外热像仪记录和观察被检测物表面的温度变化来检测 物体缺陷和损伤的无损检测方法。红外热像检测集光电成像、计算机、图像处理等技术于一体，将检测 物表面温度分布以图像的形式显示出来，可用于飞机复合材料构件使用或修理过程中形成的缺陷（如分 层、脱粘、空洞、异物、积水等)的检测。复合材料中的很多缺陷,其导热特性与材料本身存在明显差异。 当采用特定模式的热激励时，缺陷会影响热传导，导致表面温度分布异常，采用红外热像仪等传感装置 测量被检复合材料构件表面温度变化，通过专门的信号处理方法，借助于参考试件，可以对缺陷大小、埋 深及性质做出评价。 红外热像检测是无损检测方法之一，具有直观、快速、无污染、一次检测面积大等优点。1993年，美 国无损检测学会（ASNT)将红外热像检测方法正式纳人无损检测人员认证体系。2008年，美国宇航标 准NAS 410修改时，在常规无损检测方法中增加了热像和错位散斑干涉检测方法。 本标准参考了ASTME2582-—07《航空应用中复合材料板及其维修区脉冲红外无损检测实施标 准》（英文版）和波音公司及空中客车公司的无损检测手册(NTM)手册。 MH/T 3022----2011 航空器复合材料构件红外热像检测 1范围 本标准规定了用红外热像法检测（以下简称热像检测）民用航空器复合材料构件近表面缺陷的要求 及质量控制。 本标准适用于用红外热像法对民用航空器中复合材料构件（包括层压板、蜂窝结构及夹芯结构）及 板与支撑结构结合部位的分层、脱粘、空洞、异物和液体侵人等缺陷的检测。 本标准不适用于夹芯层损坏、夹芯层与另一面层板（远离检测设备)结合部位缺陷的检测。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本 文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T12604.9无损检测术语红外检测 MH/T3001航空器无损检测人员资格鉴定与认证 3术语和定义 3. 1 被认可的工程机构cognizant engineering organization 设计、材料、工艺、应力分析、无损检测或质量组织及其他相关的人员。 3.2 等效矩形equivalent rectangle 对一定的热异常区域,其四边与该区域相切且面积最小的的矩形,其参数用以反映该区域的特征。 4概述 4.1本标准的热像检测主要指采用闪光(脉冲)激励的主动热像检测，采用其他热激励方式或被动热像 检测可参照本标准执行。 4.2在热像检测中，对复合材料构件进行热激励，构件表面温度发生变化。如果内部存在缺陷，其热不连 续使表面局部温度变化产生异常，通过红外热像仪检测构件表面的温度变化，分析出构件内部的缺陷。 4.3缺陷的可检测性与其大小、埋深以及缺陷与周围基体材料热性质的差异有关。缺陷越大，越靠近 试件表面，与基体材料的热性质差别越大，越容易检测。 4.4影响缺陷可检测性的主要因素有表面发射率和反射率，数据采集频率，热激励，热像仪波长范围、 1 MH/T 3022--2011 频、灵敏度、空间分辨率等。 4.5本标准适用于检测宽深比大于1的缺陷。 5一般要求 5.1人员资格 从事热像检测的人员应按MH/T3001的要求通过相应的资格鉴定与认证，或符合合同或采购单 中的规定。 5.2检测环境 5.2.1应避免热激励对检测区中人员的伤害。 5.2.2应减少检测区中空气扰动和其他热辐射源等环境因素对热像检测的干扰。 5.2.3不应在易燃环境中操作加热装置。 5.3检测程序 红外热像检测应按相应的检测程序进行。检测程序应满足本标准的要求。应能检测出验收标准中 所规定的拒收不连续。检测程序应经红外检测3级人员批准，如果需要，应提交被认可的工程机构审核 和(或)批准。检测程序应包括： a）检测程序的编号； 受检零件的名称、材料； 适用的技术文件； d) 设备及型号； e) 参考试件图样； 检测参数; 参考试件的检测结果； g) h) 被检件的验收要求； i) 检测的部位或区域，必要时确定分区方法； j) 缺陷评定; 检测后的记录方式和标记方法。 5. 4 检测记录 红外热像检测的结果均应记录。记录应具有可追溯性。 5.5 红外热像检测系统 5.5. 1 系统构成 红外热像检测系统应至少包括红外热像仪和热激励装置。如果需要，可采用计算机分析软件对采 集的数据进行分析处理。 2红外热像仪 5.5.2 5.5.2.1 显示 应能在整个检测期间对被检构件表面温度变化进行实时图像监测，其亮度和对比度应可调节。显 2 MH/T 3022---2011 示屏尺寸应不小于89mm（3.5in），图像分辨率应不低于320×240像素。 5.5.2.2工作波段 工作波段应为2 μm～5 μm或8 μm～14 μm。 5.5. 2.3空间分辨率 空间分辨率应小于 1.5mrad。 5.5.2.4噪声等效温度差 噪声等效温度差在室温时应不大于0.2℃。 5.5.2.5采集频率 采集频率应高于25顿。 5.5.2.6 测温范围 测温范围应覆盖实际检测过程中的温度变化范围，至少应包含一18℃～100℃。 5.5.3热激励装置 可采用加热毯、红外灯、热空气源、闪光灯、调制辐射源等作为热激励装置。制冷是热激励的一种特 殊形式，冷气体、制冷机械、液氮等也可作为热激励装置。 5.6 参考试件 5.6.1参考试件可用于设定热像检测系统的参数，确定系统在具体应用条件下的检测能力，检查系统 的工作状态。 5.6.2参考试件的材料、结构和工艺应与被检件相同并带有要求检测的缺陷。缺陷可以是实际缺陷， 或者是人工制作缺陷。 5.6.3参考试件上每一类型缺陷的数量应覆盖缺陷可能的宽深比范围，包括检测中可能的最小可检测 缺陷。 注：对于不规则形状的缺陷,其宽度是指缺陷近似等效矩形的短边长度。 5.6.4参考试件上缺陷分布应满足以下要求： 一两个相邻缺陷边缘间的距离大于其中较大缺陷的直径； 缺陷边缘距试件边缘的距离至少为一个缺陷直径。 5.7均匀性试块 5.7.1均匀性试块用于验证闪光灯阵列的均匀性。 5.7.2均匀性试块由3 mm厚的均匀铝板制成，测试表面应充满设备的视场。 5.7.3应具有均匀的高发射率(如涂上均匀的黑漆），在未施加热激励的条件下，用红外成像设备检测 是均匀的。 6详细要求 6.1被检件的准备 6.1.1检测表面应无剥落的漆层、污物、油脂和水迹等可能妨碍热像检测的杂质,并注意其他目视可见 3 MH/T 3022—2011 的表面特征对热像检测的影响。 6.1.2大部分复合材料表面不需特别的处理。对于低发射率的被检测表面，可涂易水洗高发射率涂 层，但应证明涂层对被检测表面无不良影响。 6.1.3必要时应对检测面进行分区检测，分区尺寸应小于检测系统的有效检测面积，并保证检测热图 之间有重叠区域，避免漏检。 6.2红外热像检测系统的准备 6.2.1应根据被检件的厚度、表面状况和结构组成以及规定的不合格缺陷尺寸和热物理性质确定红外 热像检测系统的相关参数。 6.2.2除非另有规定，检测前应按确定的检测程序在参考试件上对系统进行验证。应以参考试件上检 测到的最小宽深比作为该类缺陷的最小可检测宽深比。 6.2.3在工作距离下,在试件上放置一个已知尺寸的目标，测量目标在水平、垂直方向的像素个数，以 确定单像素视场尺寸，计算公式如下： S=h 式中: S单像素视场尺寸; h—一目标实际尺寸; n-—像素个数。 6.3检测 6.3.1应按检测程序或技术文件的规定进行检测。 6.3.2布置检测系统和被检件时，应使被检表面处于红外热像仪视场及热激励范围内，尽量减小被检 件与支撑部件之间的热传导。 6.3.3热激励区域应大于检测区域，并且其长度和宽度应远大于被检件厚度或缺陷的埋深。 6.3.4数据采集时间应足够长，使热扩散过程完整；检测到的温度信号应足够强，可与背景噪声有效 区分。 6.3.5最小被测缺陷面积在图像上应至少占 9个相邻像素。 6.3.6除非另有规定，激励前至少采集一帧热图，激励后采集顿数根据具体检测需要设定。对于闪光 灯激励红外热像法，如果被测件的热扩散系数和厚度已知，最小采样时间计算公式如下： 式中： Tag——采样时间,单位为秒(s),其物理意义见图 1; L 一被检件厚度,单位为米(m); α—材料热扩散系数,单位为平方米每秒(m² /s)。 6.3.7应对有异常显示的被检区域进行重复检测，观察异常显示的重复性。必要时可采用其他无损检 测方法进行验证。 6.4评定 6.4.1 验收要求 被检件应按规定的验收要求进行评定，确定验收或拒