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摘要:对于航空发动机的涡轮叶片的检测上,目前主要运用射线成像的方法,即X射线数字图像提取以及基于函数的X射线数字图像特征提取方法,目的是对于航空发动机的涡轮叶片缺陷进行测定,实现数字射线成像系统,在航空发动机涡轮叶片测定上应用。
关键词:航空发动机;涡轮叶片;数字射线
一、引言
航空发动机是航空领域的核心设备,对其涡轮叶片的技术要求较高,在设计和制造的过程中,往往会出现一些问题,比如气孔裂纹以及疏松的情况,这就会对其使用寿命产生影响,导致致命的后果,因此需要对涡轮叶片进行检测,使用相应的射线成像系统进行测量,才能保证叶片的安全使用。[1]
二、数字射线成像系统的原理和分类
航空发动机中的零部件,尤其是涡轮叶片其形状较为复杂,工艺要求较高,同时使用寿命和性能都必须处于合格的状态,因此需要保证对其性能进行无损检测,实现航空发动机叶片的质量要求。传统的检测技术,就是利用X射线检测,其精度和效率以及检测结果的准确性较高,是现在航空发动机两语的常用检测方法,但由于胶片检测效率较低,检测成本高等问题,还存在一些使用上的缺陷。
数字射线成像的原理较为简单,通过在射线下对图像呈现,在灯下进行观察,但在实际测定过程中需要大量使用胶片,制造成本较高,同时在操作过程中,由于要减少误检率,操作的检测人员就需要具备相应的技术和经验,除此而外,也要实现成像效率快以及数字化、自动化的控制,同时现今对远程操作的要求提高,就要形成综合性操作系统,从而可以在检测过程中进行使用,提高了检测效率。目前常用的数字射线成像系统主要包括:CR、DR和CT技术。
射线CR技术的工作原理主要是通过使用荧光板代替胶板,对射线成像进行处理使用,荧光板本身可以任意弯曲,就像胶片一样。同时也可以达到五千多次的使用寿命,做到了环境污染小,同时这种CR技术也不需要暗室进行洗片,能够更好地节约制造成本和使用成本,底片也不需要过高的保存成本减小了污染,目前,随着IP版中,对其磷光物质的颗粒制造难度变小,颗粒尺寸相应减小,其成像的质量较高,与底片本身的质量更为接近,所以CR技术在航空发动机涡轮叶片数字成像系统的应用更为广泛。
DR射线成像技术的工作原理主要是通过平板探测器代替胶片,实现成像系统的直接采集图像,可以实现连续工作,并且其机械化程度和自动化程度较高,但平板探测器的缺点之一就是不能弯曲,其成像的颗粒尺寸通常小于要求的尺寸,所以其设计灵敏度不高。同时,由于航空发动机的涡轮叶片是变截面工件,需要在成像过程中注意避免散射现象,及时地实行散射防护的手段,所以DR技术未来应注意避免其对成像的灵敏度和准确度产生影响。
CT技术是目前国际上最为公认的最佳无损检测方法,由于其经过投影,直接就获得了工件的图像,可以使人更为方便和准确地发现平面内的缺陷,给出相应的尺寸,同时也可以结合密度分析技术,确定缺陷的解决方法,因此常用于一线零件内部的检测,由于航空发动机涡轮叶片属于这样一种小型零件,涡轮叶片的结构复杂,所以这样一种CT成像系统对涡輪叶片的检测更为适合,可以在获得高质量图像,实现高分辨率的成像同时,也能够适应更加复杂的工作环境,未来CT技术将会在数字射线成像研究中取代胶片照相,对涡轮叶片的数字射线成像进行应用。未来随着我国航空航天领域技术的不断提升,对检测技术的要求也在不断提高,将会出现更多检测叶片的技术满足行业发展需求。
三、数字成像在航空中的应用
随着我国航空发动机技术不断革新,对于射线检测这种无损检测技术的研究,也在有序地进行中,由于涡轮叶片多数采用合金铸造,空心的叶片占比较大,在叶片金属中会存在材料密度差,这容易在成像过程中形成对比度较大的影响,对其部分缺陷,射线成像系统是对涡轮叶片最好的检测手段。[2]
(一)射线CR成像
随着数字射线成像技术的发展,目前已建立了完善的CR成像检测方法和验收系统,应用到航空发动机涡轮叶片检测中,帮助设计师及时的改善工艺参数,调整缺陷。
比如,目前国外已经发展了较为先进的工业CR检测设备,轻型扫描仪的应用也在检测技术中取得了良好的效果,欧洲也颁布了相应的CR工业检测标准,对其应用进行了全面的引导和规范,而在国内CR技术的应用与国外相比有较大差距,各航空领域的专家也在对检测技术的使用和改善,进行研究和验证,在未来也会逐渐在我国取代以往的胶片照相技术,在航空领域进行更大规模的应用。
(二)射线DR成像
目前X射线第二成像技术主要应用于航空发动机的实验中,西方国家的发动机公司都把这一技术作为航空涡轮叶片的重要检测方法,而国内在这种检测技术中,现在主要是应用于静止的物体,这一检测系统其效率较高。
比如在我国航空工业研究所设计的X射线测试系统中,可以使用适合发动机的监测系统,提高了检测效率,利用国外的先进技术,配备了相应的平板探测机,对铝硅合金的铸件进行了实时成像,在未来,我国航空发动机的涡轮射线检测系统中,该技术也将发挥其重要作用。
(三)射线CT技术
航空发动机的检测中,工业CT也是一种较为有效的补充手段,[3]可以有效地扩大检测范围,提高效力,对于发动机空心叶片,其尺寸和壁厚更加适用于用CT技术和超声反射技术进行定点测量,可以获得更加直观和清晰的图像,其分辨率和透照程度较高,但由于检测成本较高,所以限制了在我国的广泛使用,但CT检验技术,由于其成像质量较高,如何在我国的航空航天领域的检测中实现突破,就是要解决的重点。目前的技术难点就是要建造辐射成像系统,开发反向散射断层成像技术达到与CT技术类似的效果。
结论:本文主要介绍了在航空涡轮叶片中对具体的尺寸检测,目前国内的研究现状,介绍了各个工程技术的特点,未来将需要进一步开发X射线数字成像系统,以满足航空发动机零部件的检测技术要求,提高检测效率,从而保证航空航天设备的安全性。
参考文献
[1] Weszka J S , Dyer C R. A comparative study fo texture measures of terrainclassification[J ] IEEE Trans. , 1976 ,SMC26 (4) : 269 - 285.
[2] 罗希.图像分割方法综述[J].模式识别与人工智能 ,1998 ,(12) :300 - 309.
[3] 严士健 ,刘秀芳 ,徐承彝.概率论与数理统计[ M ]. 北京 :高等 教育出版社 ,1993 :155 - 167.
关键词:航空发动机;涡轮叶片;数字射线
一、引言
航空发动机是航空领域的核心设备,对其涡轮叶片的技术要求较高,在设计和制造的过程中,往往会出现一些问题,比如气孔裂纹以及疏松的情况,这就会对其使用寿命产生影响,导致致命的后果,因此需要对涡轮叶片进行检测,使用相应的射线成像系统进行测量,才能保证叶片的安全使用。[1]
二、数字射线成像系统的原理和分类
航空发动机中的零部件,尤其是涡轮叶片其形状较为复杂,工艺要求较高,同时使用寿命和性能都必须处于合格的状态,因此需要保证对其性能进行无损检测,实现航空发动机叶片的质量要求。传统的检测技术,就是利用X射线检测,其精度和效率以及检测结果的准确性较高,是现在航空发动机两语的常用检测方法,但由于胶片检测效率较低,检测成本高等问题,还存在一些使用上的缺陷。
数字射线成像的原理较为简单,通过在射线下对图像呈现,在灯下进行观察,但在实际测定过程中需要大量使用胶片,制造成本较高,同时在操作过程中,由于要减少误检率,操作的检测人员就需要具备相应的技术和经验,除此而外,也要实现成像效率快以及数字化、自动化的控制,同时现今对远程操作的要求提高,就要形成综合性操作系统,从而可以在检测过程中进行使用,提高了检测效率。目前常用的数字射线成像系统主要包括:CR、DR和CT技术。
射线CR技术的工作原理主要是通过使用荧光板代替胶板,对射线成像进行处理使用,荧光板本身可以任意弯曲,就像胶片一样。同时也可以达到五千多次的使用寿命,做到了环境污染小,同时这种CR技术也不需要暗室进行洗片,能够更好地节约制造成本和使用成本,底片也不需要过高的保存成本减小了污染,目前,随着IP版中,对其磷光物质的颗粒制造难度变小,颗粒尺寸相应减小,其成像的质量较高,与底片本身的质量更为接近,所以CR技术在航空发动机涡轮叶片数字成像系统的应用更为广泛。
DR射线成像技术的工作原理主要是通过平板探测器代替胶片,实现成像系统的直接采集图像,可以实现连续工作,并且其机械化程度和自动化程度较高,但平板探测器的缺点之一就是不能弯曲,其成像的颗粒尺寸通常小于要求的尺寸,所以其设计灵敏度不高。同时,由于航空发动机的涡轮叶片是变截面工件,需要在成像过程中注意避免散射现象,及时地实行散射防护的手段,所以DR技术未来应注意避免其对成像的灵敏度和准确度产生影响。
CT技术是目前国际上最为公认的最佳无损检测方法,由于其经过投影,直接就获得了工件的图像,可以使人更为方便和准确地发现平面内的缺陷,给出相应的尺寸,同时也可以结合密度分析技术,确定缺陷的解决方法,因此常用于一线零件内部的检测,由于航空发动机涡轮叶片属于这样一种小型零件,涡轮叶片的结构复杂,所以这样一种CT成像系统对涡輪叶片的检测更为适合,可以在获得高质量图像,实现高分辨率的成像同时,也能够适应更加复杂的工作环境,未来CT技术将会在数字射线成像研究中取代胶片照相,对涡轮叶片的数字射线成像进行应用。未来随着我国航空航天领域技术的不断提升,对检测技术的要求也在不断提高,将会出现更多检测叶片的技术满足行业发展需求。
三、数字成像在航空中的应用
随着我国航空发动机技术不断革新,对于射线检测这种无损检测技术的研究,也在有序地进行中,由于涡轮叶片多数采用合金铸造,空心的叶片占比较大,在叶片金属中会存在材料密度差,这容易在成像过程中形成对比度较大的影响,对其部分缺陷,射线成像系统是对涡轮叶片最好的检测手段。[2]
(一)射线CR成像
随着数字射线成像技术的发展,目前已建立了完善的CR成像检测方法和验收系统,应用到航空发动机涡轮叶片检测中,帮助设计师及时的改善工艺参数,调整缺陷。
比如,目前国外已经发展了较为先进的工业CR检测设备,轻型扫描仪的应用也在检测技术中取得了良好的效果,欧洲也颁布了相应的CR工业检测标准,对其应用进行了全面的引导和规范,而在国内CR技术的应用与国外相比有较大差距,各航空领域的专家也在对检测技术的使用和改善,进行研究和验证,在未来也会逐渐在我国取代以往的胶片照相技术,在航空领域进行更大规模的应用。
(二)射线DR成像
目前X射线第二成像技术主要应用于航空发动机的实验中,西方国家的发动机公司都把这一技术作为航空涡轮叶片的重要检测方法,而国内在这种检测技术中,现在主要是应用于静止的物体,这一检测系统其效率较高。
比如在我国航空工业研究所设计的X射线测试系统中,可以使用适合发动机的监测系统,提高了检测效率,利用国外的先进技术,配备了相应的平板探测机,对铝硅合金的铸件进行了实时成像,在未来,我国航空发动机的涡轮射线检测系统中,该技术也将发挥其重要作用。
(三)射线CT技术
航空发动机的检测中,工业CT也是一种较为有效的补充手段,[3]可以有效地扩大检测范围,提高效力,对于发动机空心叶片,其尺寸和壁厚更加适用于用CT技术和超声反射技术进行定点测量,可以获得更加直观和清晰的图像,其分辨率和透照程度较高,但由于检测成本较高,所以限制了在我国的广泛使用,但CT检验技术,由于其成像质量较高,如何在我国的航空航天领域的检测中实现突破,就是要解决的重点。目前的技术难点就是要建造辐射成像系统,开发反向散射断层成像技术达到与CT技术类似的效果。
结论:本文主要介绍了在航空涡轮叶片中对具体的尺寸检测,目前国内的研究现状,介绍了各个工程技术的特点,未来将需要进一步开发X射线数字成像系统,以满足航空发动机零部件的检测技术要求,提高检测效率,从而保证航空航天设备的安全性。
参考文献
[1] Weszka J S , Dyer C R. A comparative study fo texture measures of terrainclassification[J ] IEEE Trans. , 1976 ,SMC26 (4) : 269 - 285.
[2] 罗希.图像分割方法综述[J].模式识别与人工智能 ,1998 ,(12) :300 - 309.
[3] 严士健 ,刘秀芳 ,徐承彝.概率论与数理统计[ M ]. 北京 :高等 教育出版社 ,1993 :155 - 167.