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能更好的看到缺陷：新X光成像技术为大型复合材料无损检测带来福音已有2人参与
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凡是在医院或者诊所接受过CT（计算机断层扫描）扫描的人都知道将体型较大的病人安置在x光扫描床上是个难题。当进行地面检测时，对于很多需要利用x光来检测微小缺陷的大型、笨重的飞机复合材料组件这个问题同样存在。像机翼和直升机桨叶等较长的部件，还有机身组件等笨重部件，都根本不适合放入现有的x光NDT（无损检测）扫描仪中。 一个由英国政府支持，包含了南安普敦大学和伦敦大学学院（UCL）的研究人员，以及英国航空公司和X光设备的制造商的团体，正在试图通过开发两种新的能够容纳过大或笨拙组件的X光成像技术改变这种情况。同时，美国国防高级研究计划局（DARPA）在研究用中子束来代替x光进行复合材料的无损检测（NDT）。 “为了捕捉你所需要进行图像重建的三维成像数据，你必须旋转扫描仪中的零件，或者围绕着该零件移动扫描仪获得所有方向的图像，”研究计算机断层扫描的南安普敦大学μ-VIS中心的副主任ThomasBlumensath说道，“许多航空航天部件都是相当平坦且长的，你不能把它们按照上述方式在扫描仪中移动。其他太过于笨重的部件也不能这么做。” “这些新系统将提高我们在大型多层碳纤维复合材料部件中发现微小的生产缺陷—微米大小的空隙和夹杂物—的能力，这些部件在现在飞机上被越来越多的使用”他说，“这些能力将最终有助于生产和维护过程，并将有助于开发更环保的飞机，以及增强整个飞机安全性。” 查缺能力更强： 由英国国防技术公司奎奈蒂克公司(QinetieQ)牵头的一个为期三年，费用均摊研发项目，已经运行了六个月，该项目由英国政府的技术战略委员会—创新英国拨款210万英镑，还有60万英镑来自于合伙人的私人基金。该项目由CAN财团支持两个团队研究着两种不同的成像方法：层流断层扫描法和x光背向散射法。 南安普顿影像中心的研究员和英国德比的Nikon Metrology（尼康计量）公司将共同合作，运用叫做计算断层扫描（CL）的x光法来扫描和可视化大型平坦零件的内部。 “我们将开发一种替代技术，即采用CL技术来克服常规CT技术针对大型平坦零件扫描的局限性”Blumensath说道。CL系统通常使用线性平移或有限角旋转扫描零件。 “我们将使用层析成像系统和计算机算法来收集扫描数据并重建成三维的体积图像，”他说。扫描仪将平行于平面运动。“硬件和软件将会发展到允许南安普顿的NiKon Metrology（尼康计量）225 / 450kV X射线扫描仪进行层析成像。” 同时，在诺丁汉的Axi-Tek公司和伦敦大学（UCL）的研究人员将开发一种新的x光背向散射检测技术用来研究大面积复合结构，如机翼、发动机整流罩和机身部件。基于背向散射的X光检测系统，也称“单边”x光检测系统，是将X光源和探测器在放在同一边，已用于航空公司行李安检。他们通常是利用一个恒电位X光源和一个旋转的准直器来形成一个扫描射线，来扫描观测对象的表面。 在过去的几年里，伦敦大学（UCL）的研究者与X射线系统制造商Rapiscan共同致力于开发一种能进行货物和车辆安检的X射线系统，它也是英国政府支持的研发项目的一部分。专家们也正在开发X射线相位对比成像技术，就是当X射线穿过材料时，可以检测x射线的相位变化。该方法依赖于材料将射线“相移”而不是吸收它们，从而能够更好的检测常规X射线系统通常看不到的特征。 Blumensath说，在项目完成后，一个概念证明系统也将被设计和建立出来。“以后，这个技术将发展成为一个市场化的产品，以提供给飞机制造商，”他说道。 紧凑型中子扫描仪 更好的了解密集物体的内部情况，例如检测金属机翼的腐蚀情况或者复合材料的制造缺陷，只是美国国防部高级研究计划局官员计划在新项目高强紧凑式中子源中开展研究的一项内容。 DSPRA表示，尽管X射线成像已被证明在工业应用中非常有用，但它受限于被检测物体。虽然X光照相术可以非常好的凸显出较重的化学元素，如金属元素，但它不能很好的成像较轻的元素，如氢元素和碳元素。这就是为什么X射线照相设备通常对于低原子数是“盲目的”。 相比之下，中子照相术擅长于复合材料中较轻元素的可视化，它使用中子束对物体成像，在某些情况下，它甚至可以确定一个物质的原子构成。但现有的中子源太大，不能像x光机那么便携。中子装置通常延伸到几十米的长度，需要强大的能量源来产生中子束。 “我们正在寻找创新的设计和施工方法把中子加速器从10米以上缩小到1米以下，使它与现在的便携式X射线管的尺寸相似，”DARPA的项目经理Vincent Tang说。“创造一个高收益同时又能封装紧凑的定向的中子源是一个重大的挑战。但一个成功的ICONS项目将提供一个具有重大应用的成像工具，它能够给任何情况下的对象提供非常详细，精确的内部成像。” Tang说，ICONS可以使无损评估拥有比X射线更好的保真度，例如，它能揭露飞机机翼上隐藏的腐蚀或者小缺陷。 了解更多好看好玩的信息，请加微信公共号《航空制造网》 原文作者：Steven Ashley 此文由李光泽编译，整理 免责声明：本公众号所载内容为本公众号原创或网络转载，转载内容版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权或其他问题，请跟我们联系！转载内容为作者个人观点，并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。本公众号拥有对此声明的最终解释权。 |
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