上期我们介绍了一系列传统的风电叶片无损检测方法，可谓环肥燕瘦，各有千秋，下面我们把目光转向一些新型无损检测技术上，看看下面这些技术的亮点在哪里。
 

1 声发射无损检测技术
声发射技术是一种可以有效检测材料内部裂纹生长的技术，获取的检测结果可用于解释材料破坏的原理，因此声发射技术可以用来检测风电叶片在施加负荷的情况下内部产生缺陷的情况。然而该技术在检测风电叶片缺陷的过程中存在一个明显的不足，就是产生的信号存在噪声的干扰。这些噪声可能是材料内部结构缺陷产生的，也可能是测试过程中随机产生的。这些信号的强度远超过超声波经过裂纹时产生的声发射信号。后来研究者对该测试技术进行了改进，Papasalouros D为了消除噪声对检测真实性和有效性产生的影响，自行设计了一套数据处理软件，并通过对设备进行改良可以实时监控并存储不同运转状况下的风电叶片的检测数据。（数据来源：Tsopelas N, Ladis I, Kourousis D, Anastasopoulos A , Lekou D.,et al. Health monitoring of a NEG-MICON NM4 8/750 wind turbine blade with acoustic emission. In: Proceedings of the 30th European conference on acoustic emission (EWGAE) & 7th international conference on acoustic emission. Granada, Spain; 2012. p. 12– 15.）
 

2 自动光学检测
相比超声检测技术，光学无损检测技术可以实现大面积样品的快速检测，但是该技术存在一个非常大的弊端就是无法全面给出多层结构的三维材料信息。数据图像相关技术的出现使光学检测得到了发展：可以检测材料的微小形变。目前材料的极限拉伸强度和应变、极限压缩强度和应变以及初始弹性模量等数据都可以通过数据图像相关技术实现计算。

3 光学相干断层扫描技术
光学相干断层扫描技术（optical coherence tomography，OCT）是一种非接触、高分辨率层析成像方法，该技术可以获取材料的二维或三维结构图像，主要用于生物组织的检测，目前该技术已经被用于复合材料的无损检测。Liu P等利用OCT技术来监测风电叶片内部的脱层现象，以及裂纹的形成过程，如图1所示。（数据来源：Liu P, Groves RM, Benedictus R. 3D monitoring of delamination growth in a wind turbine blade composite using optical coherence tomography. NDTE Int 2014;64:52 – 8 .）

 

图1. OCT监测材料内部的裂纹生长过程

4 激光错位散斑干涉技术
激光错位散斑技术通过图像传感器和数据处理最终能获取直观的图像数据。这种技术也属于一种新型的无损检测技术，目前在国内外的研究领域和工业领域得到了广泛的应用，尤其是生产过程的实时质量监控，也可用于复合材料及特殊结构的复合材料的非接触、无损伤检测。该技术能系统地对各种复合材料，如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、航天飞机上的蜂窝夹层结构等进行有效快速的检测。它的检测原理是在单光束散斑干涉的基础上，利用有一定角度的玻璃光楔使得成像平面上造成特定的错位，在照相干板上得到双曝光错位散斑图，再以适当的光路布置显现出条纹，通过被检物体在加载前后的激光散斑图的叠加，从而在有缺陷部位形成干涉条纹。由于是利用物体表面反射的光通过棱镜后产生的微小剪切量形成散斑干涉图，不需要参考光路，因此外界干扰的影响小，检测时不需要防震工作台，便于在现场使用。

5 涡流检测技术
涡流检测技术被广泛用于航空航天和制造业的金属缺陷检测，同时也可以用于导电复合材料和金属基复合材料。相比渗透检测，该技术也可以完成对材料表面和内部损伤的检测；相比超声检测，该技术不需要耦合剂，又因其廉价、简单可行且操作安全性高，因此也被广泛用于金属管道材料的检测。随着该技术的发展也形成了新型脉冲涡流检测技术和射频涡流检测技术。另外，涡流检测技术也适用于低电导率的复合材料检测。

 

6 微波检测技术
微波的频率范围为300 MHz到30 GHz之间。微波检测技术相比涡流检测技术而言，可以用于导电能力差的材料和绝缘复合材料。微波检测技术可以产生微波信号有效地穿透材料本身，并且透过材料后，微波本身并无明显的衰减，具有良好的信号强度。

7 太赫兹检测技术
太赫兹（Terahertz，THZ）光谱技术电磁辐射的频率为0.1 到10 THz，近年来在复合材料缺陷检测领域得到了极大的关注。该波段的电磁波介于微波和红外线之间，且其能量远远低于X射线的能量，对人体损害小，安全性良好。太赫兹波的透视性高、能级低、频带宽且携带丰富的光谱信息等特性，相比其他的光谱具有更大的优势，应用前景广阔。

利用太赫兹波光谱技术来检测风电叶片的内部缺陷，可以根据材料的反射系数来确定测试过程的模式，而复合材料的反射系数则是通过风电叶片环氧树脂和内部填充物共同决定的。相比其他的无损检测技术存在阴影效应，会造成部分缺陷无法被检测，而太赫兹波长往往大于尘埃等微小结构因此不存在阴影效应。

8 红外热成像技术
红外热成像技术是一种非常重要的无损检测技术。根据其热源变化的产生方式可以又分为被动热成像和主动热成像两种。被动热成像技术可以用于检测运行状况下的风电叶片，因为风电叶片在转动过程中受力变化产生热量变化。而主动热成像技术主要是在测试过程中利用外部热源激发或光源激发样品从而产生热量的变化，造成缺陷处与基材本身的导热率不同，使得传热过程不均匀。因此该技术也可与其他无损检测技术并用来有效检测风电叶片的内部缺陷。但是目前该技术还仅限于实验室阶段，并未投入到工业化应用中。


原文作者：Ruizhen Yang，Yunze He，Hong Zhang
文章来源：《Renewable and Sustainable Energy Review》2016，60：1225-1250
编译：德意