用于測量復合材料的熱降解的系統和方法技術方案

本申請涉及用于測量復合材料的熱降解的系統和方法。該系統可以包括：具有內部的外殼，該外殼具有開口，該開口被整形成將所述復合材料的要測試的測試區暴露到所述內部；發光二極管，該發光二極管發射主要為紫外線的輻射，所述二極管安裝在所述外殼上，以將所述紫外線輻射引導到所述內部中并通過所述開口；圖像傳感器，該圖像傳感器安裝在所述外殼上并且開放到所述內部，以接收從所述測試區發射的、通過所述開口進入所述內部的輻射；以及圖像處理器，該圖像處理器被連接成接收來自所述圖像傳感器的信號，所述圖像處理器響應于所述信號來確定所述測試區中存在或不存在熱降解。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及用于對材料的非破壞性測試的系統和方法，并且更具體地說，涉及用于檢測并測量復合材料(compositematerial)的熱降解(degradation)的系統和方法。
技術介紹
諸如飛行器這樣的交通工具的結構性組件由數量日益增長的復合材料組成，如碳纖維強化塑料(CFRP)。對這種復合材料的熱破壞可能因多種原因而發生，包括雷擊、布線中的電氣短路，或者過熱的組件。如果被加熱至高溫達擴展時段，則復合材料可能喪失一些它們的希望機械特性。具體來說，這種加熱可以縮減復合材料用于經得住機械應力的能力。當前，利用便攜式FTIR(傅里葉變換紅外)頻譜儀來執行對復合材料的非破壞性測試，以標識任何潛在的退化。這種便攜式裝置相對較大且昂貴。FTIR頻譜儀使用不同化合物的可選IR(紅外)吸收，以使容易區分氧化碳與未氧化材料。復合材料的相對粒狀的密度(consistency)導致在檢查區域規模(其典型為直徑1mm)上可能高度可變。這需要對統計上顯著數量的不同的附近點進行測量，以便獲得有關損壞程度的可靠推斷。這種FTIR頻譜儀相對較大且昂貴。而且，它們的尺寸不宜將它們用于檢測難于抵達區域的復合材料。因此，需要一種用于測量復合材料的熱降解的小型便攜式系統。
技術實現思路
本公開致力于提供這樣一種用于測量復合材料(composite)的熱降解的系統和方法，即，其利用制造和操作上相對廉價的小型手持式檢測裝置。在一個方面，一種用于測量復合材料的熱降解的系統，該系統可以包括：具有內部的外殼，該外殼具有開口，該開口被整形成將所述復合材料的要測試的測試區暴露到所述內部；發光二極管，該發光二極管發射主要為紫外線的輻射，所述二極管安裝在所述外殼上，以將紫外線輻射引導到所述內部中并通過所述開口；圖像傳感器，該圖像傳感器安裝在所述外殼上并且開放到所述內部，以接收從所述測試區發射的、通過所述開口進入所述內部的輻射；以及圖像處理器，該圖像處理器被連接成接收來自所述圖像傳感器的信號，所述圖像處理器響應于所述信號來確定所述測試區中存在或不存在熱降解。在另一方面，一種用于測量復合材料的熱降解的系統，該系統可以包括：外殼，該外殼具有形成內部的側壁、頂壁以及底壁，所述外殼具有開口，該開口被整形成將要測試的樣本暴露到所述內部；發光二極管，該發光二極管發射主要為紫外線的輻射，所述二極管安裝在所述外殼的所述側壁中，以將紫外線輻射引導到所述內部中并通過所述開口，并且所述系統包括高通濾波器，該高通濾波器僅允許來自所述發光二極管的紫外線輻射進入所述內部；橢球面鏡，該橢球面鏡安裝在所述內部內的所述側壁上，并且被整形并定位成，接收所述紫外線輻射，并將所述紫外線輻射反射通過所述開口；圖像傳感器，該圖像傳感器安裝在所述外殼的所述頂壁上并且開放到所述內部，以接收從所述樣本發射的、通過所述開口的輻射；安裝在所述內部內的所述頂壁上的第一拋物面鏡，和安裝在所述內部內的所述底壁上的第二拋物面鏡，所述第一拋物面鏡面對所述第二拋物面鏡，以使由所述樣本發射的輻射從所述第一拋物面鏡反射至所述第二拋物面鏡，接著從所述第二拋物面鏡反射至所述圖像傳感器；以及圖像傳感器，該圖像傳感器被連接成接收來自所述圖像傳感器的信號，所述圖像處理器具有顯示器，該顯示器響應于所述信號來指示所述樣本存在或不存在熱降解。在又一方面，一種用于測量復合材料的熱降解的方法，該方法可以包括以下步驟：啟動發光二極管，以將主要為紫外線的輻射發射到外殼的內部；引導所述紫外線輻射從所述外殼的所述內部通過所述外殼中的開口到樣本的一部分，以使所述樣本以熒光發出可見光輻射；通過安裝在所述外殼上并且向所述內部開放的圖像傳感器來檢測所述可見光輻射；通過圖像處理器接收來自所述圖像傳感器的信號，該信號指示通過所述圖像傳感器檢測的可見光輻射的特性；以及響應于通過所述圖像處理器接收的所述信號，設置顯示器，該顯示器指示所述樣本的所述一部分存在或不存在熱降解。根據下面的描述、附圖以及所附權利要求書，所公開的用于測量復合材料的熱降解的系統和方法的其它目的與優點將變清楚。附圖說明圖1是用于測量復合材料的熱降解的系統的一方面的示意性側視圖；圖2是顯示通過圖1的系統接收的數據的示意性表述；圖3A、3B以及3C是利用計算比率的兩種方法的、復合材料的實際測試樣品的第一側的熒光化輻射強度與暴露溫度之比的圖形，其中，數據點是可見光譜中的紅光段與綠光段、紅光段與藍光段、以及藍光段與綠光段的強度之比；以及圖4A、4B以及4C是利用計算比率的兩種方法的、復合材料的實際測試樣品的第二相對側的熒光化輻射強度與暴露溫度之比的圖形，其中，數據點是可見光譜中的紅光段與綠光段、紅光段與藍光段、以及藍光段與綠光段的強度之比。具體實施方式如圖1所示，用于測量復合材料的熱降解的系統(總體上指定為10)可以包括外殼12，外殼12形成內部14，該外殼具有被整形成暴露復合材料20的要測試的測試區18的開口16。發光二極管(LED)22可以通過電源23供電，并且發射紫外線輻射，或者發射主要為紫外線的輻射。發光二極管22可以安裝在外殼12上，并且被定向成，將紫外線輻射引導穿過側孔24進入內部14，以將該紫外線輻射引導至開口16。圖像傳感器26安裝在外殼12上，并且開放到內部14，以接收從測試區18發射的、經過開口16進入內部14的輻射28。圖像處理器30可以被連接成接收來自圖像傳感器26的信號，如下詳細描述的，圖像處理器可以響應于來自圖像傳感器26的信號，來確定測試區18中存在或不存在熱降解。在實施方式中，外殼12可以包括：側壁32、附接至側壁的上壁34，以及附接至側壁的下壁36。側壁32可以在形狀上總體為圓筒形，并且上壁34和下壁36可以被圓盤狀地整形，在直徑上匹配側壁。側壁可以包括容納二極管22的側孔24。側壁32、上壁34以及下壁36可以組合，以限定外殼12的內部14。發光二極管22可以安裝在附接或安裝在側壁32上的外殼38內。圖像傳感器26可以安裝在形成在上壁34中的凹部40中。開口16可以形成在下壁36中。在實施方式中，外殼12可以包括：位于內部14中的第一反射表面42。第一反射表面42可以被整形并定位成，接收從測試區18發射的輻射28，并將從測試區發射或熒光化的輻射反射至圖像傳感器26。而且，在該實施方式中，第一反射表面42可以包括：安裝在上壁34上的第一拋物面鏡44和安裝在下壁36上的第二拋物面鏡46。第一拋物面鏡44和第二拋物面鏡46可以被整形并定位成，使得第一拋物面鏡接收從測試區18發射或熒光化的輻射28，并將從測試區發射的輻射反射至第二拋物面鏡46。第二拋物面鏡可以被整形并定位成，將從測試區18發射的并且從第一拋物面鏡44反射的輻射28反射至圖像傳感器26。在實施方式中，第一拋物面鏡44和第二拋物面鏡46可以彼此面對，而且，還在其它實施方式中，它們可以位于公共中心軸上并且彼此平行。系統10可以包括第二反射表面48，該第二反射表面48安裝在外殼12的內部14中，并且被定位成，接收來自發光二極管22的紫外線輻射50。第二反射表面48可以被定位成，將紫外線輻射50向外殼12中的開口16反射，其中，其碰撞復合材料20的、要測試的測試區18。在實施方式中，第二反射表面48可以包括橢球面本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于測量復合材料的熱降解的系統，該系統包括：具有內部(14)的外殼(12)，該外殼(12)具有開口(16)，該開口(16)被整形成將所述復合材料(20)的要測試的測試區(18)暴露到所述內部(14)；發光二極管(22)，該發光二極管(22)發射主要為紫外線的輻射，所述二極管安裝在所述外殼(12)上，以將紫外線輻射引導到所述內部(14)中并通過所述開口(16)；圖像傳感器(26)，該圖像傳感器(26)安裝在所述外殼(12)上并且開放到所述內部(14)，以接收從所述測試區(18)發射的、經過所述開口(16)進入所述內部(14)中的輻射；以及圖像處理器(30)，該圖像處理器(30)被連接成接收來自所述圖像傳感器(26)的信號，所述圖像處理器(30)響應于所述信號來確定所述測試區(18)中存在或不存在熱降解。

【技術特征摘要】
2015.09.16 US 14/855,8921.一種用于測量復合材料的熱降解的系統，該系統包括：具有內部(14)的外殼(12)，該外殼(12)具有開口(16)，該開口(16)被整形成將所述復合材料(20)的要測試的測試區(18)暴露到所述內部(14)；發光二極管(22)，該發光二極管(22)發射主要為紫外線的輻射，所述二極管安裝在所述外殼(12)上，以將紫外線輻射引導到所述內部(14)中并通過所述開口(16)；圖像傳感器(26)，該圖像傳感器(26)安裝在所述外殼(12)上并且開放到所述內部(14)，以接收從所述測試區(18)發射的、經過所述開口(16)進入所述內部(14)中的輻射；以及圖像處理器(30)，該圖像處理器(30)被連接成接收來自所述圖像傳感器(26)的信號，所述圖像處理器(30)響應于所述信號來確定所述測試區(18)中存在或不存在熱降解。2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述外殼包括：側壁(32)、附接至所述側壁(32)的上壁(34)、以及附接至所述側壁(32)的下壁(36)，所述側壁(32)、所述上壁(34)以及所述下壁(36)限定所述外殼(12)的所述內部(14)。3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述發光二極管(22)安裝在所述側壁(32)中；所述圖像傳感器(26)安裝在所述上壁(26)中；而所述開口(16)形成在所述下壁(36)中。4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述外殼(12)包括位于所述內部(14)中的第一反射表面(42)，該第一反射表面(42)被整形并定位成，接收從所述測試區(18)發射的所述輻射，并將從所述測試區(18)發射的所述輻射反射至所述圖像傳感器(26)。5.根據權利要求4所述的系統，其中，所述第一反射表面(42)包括安裝在所述上壁(34)上的第一拋物面鏡(44)和安裝在所述下壁(36)上的第二拋物面鏡(46)；所述第一拋物面鏡和所述第二拋物面鏡被整形并定位成，使得所述第一拋物面鏡(44)接收從所述測試區(18)發射的所述輻射，并將從所述測試區(18)發射的所述輻射反射至所述第二拋物面鏡(46)；而所述第二拋物面鏡(46)被整形并定位成，將從所述第一拋物面鏡(44)或所述測試區(18)發射的所述輻射反射至所述圖像傳感器(26)。6.根據權利要求3所述的系統，所述系統還包括：第二反射表面(48)，該第二反射表面(48)安裝在所述內部(14)中，并且被定位成接收來自所述發光二極管(22)的所述紫外線輻射，并將所述紫外線輻射反射至所述外殼(12)中的所述開口(16)。7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述第二反射表面包括橢球面鏡(52)。8.根據權利要求7所述的系統，其中，所述橢球面鏡附接至保持器(54)，該保持器(54)附接至所述側壁(32)。9.根據權利要求1所述的系統，所述系統還包括：高通濾波器(56)，該高通濾波器(56)安裝在所述外殼(12)中，所述高通濾波器(56)僅準許來自所述發光二極管(22)的所述主要為紫外線的輻射中的紫外線分量通過所述高通濾波器(56)并進入所述內部(14)。1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·H·小謝莉，G·J·沃納，米蘭·米洛舍維奇，
申請(專利權)人：波音公司，
類型：發明
國別省市：美國;US