復合材料在航空航天等高端裝備領域應用廣泛，但其在高溫/復雜載荷下易出現(xiàn)分層、脫粘等缺陷，威脅結(jié)構安全。傳統(tǒng)無損檢測方法在高溫環(huán)境下存在明顯局限，難以有效表征內(nèi)部缺陷。紅外無損檢測技術雖具優(yōu)勢，但常規(guī)方法受限于高溫熱噪聲及深層缺陷檢測靈敏度不足。本研究通過溫度場加載下線性調(diào)制激勵與熱傳導規(guī)律的協(xié)同優(yōu)化，顯著提升高溫環(huán)境下缺陷檢測深度與精度，為高溫服役復合材料結(jié)構健康監(jiān)測提供新技術路徑。

實驗名稱：基于溫度場加載的復合材料線性調(diào)制紅外無損檢測性能驗證實驗

實驗原理：本研究基于線性調(diào)制熱激勵原理，通過鹵素燈輸出頻率線性變化的調(diào)制熱波激勵復合材料，利用熱屬性差異使缺陷區(qū)域產(chǎn)生溫度響應差異，并通過紅外熱像儀采集熱圖。創(chuàng)新性地結(jié)合高溫環(huán)境加載和傅里葉相位分析、主成分分析算法，顯著增強深層缺陷探測能力和信噪比。經(jīng)多材料實驗驗證，在80°C下實現(xiàn)22個缺陷檢測，信噪比達7.18，成功表征毫米級深度缺陷，為高溫服役復合材料結(jié)構的健康監(jiān)測提供了可靠方法。

實驗框圖：

實驗實拍圖：

實驗過程：本研究通過鹵素燈輻射源輸出線性調(diào)制熱波（頻率范圍0.001–0.015Hz）對復合材料試件進行熱激勵，結(jié)合20–100℃溫度場加載環(huán)境，利用紅外熱像儀采集試件表面的熱響應序列。采用傅里葉相位分析和主成分分析（PCA）算法對熱圖序列進行后處理，提取缺陷的相位和幅值特征。實驗結(jié)果表明，在80℃工況下可實現(xiàn)22個缺陷的高信噪比（7.18）表征，突破了毫米級深度缺陷的檢測極限，為高溫服役復合材料結(jié)構的在役健康監(jiān)測提供了有效方法。

應用方向：航空航天熱防護結(jié)構缺陷檢測，汽車發(fā)動機復合材料部件質(zhì)檢，風力發(fā)電機葉片內(nèi)部損傷評估，醫(yī)療植入器械高溫滅菌后缺陷篩查等。

應用場景：高溫紅外無損檢測，線性調(diào)制激勵，復合材料缺陷表征，熱波傳導分析，高溫服役結(jié)構健康監(jiān)測。

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審核編輯 黃宇