《無損檢測 莫來石纖維復(fù)合材料膠接界面 太赫茲時域光譜檢測方法-編制說明》

一、工作簡況

1.任務(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會（以下簡稱：

CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會）無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會審查，

CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)《無損檢測莫來石纖維復(fù)合材料膠接

界面太赫茲時域光譜檢測方法》立項，標(biāo)準(zhǔn)項目歸口管理

委員會為CSTM/FC94無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會，標(biāo)準(zhǔn)

計劃編號為CSTMLX940000433-2020，由長春理工大學(xué)牽

頭承擔(dān)《無損檢測莫來石纖維復(fù)合材料膠接界面太赫茲時

域光譜檢測方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

2.標(biāo)準(zhǔn)制定的背景和目的

莫來石纖維復(fù)合材料是空天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)中一種

重要的、大面積使用的熱防護(hù)材料，采用固化硅膠與機(jī)體粘

接裝配。在航天飛機(jī)服役過程中，莫來石纖維復(fù)合材料防熱

結(jié)構(gòu)的裝配粘接質(zhì)量的檢測決定著航天飛機(jī)等飛行器的飛

行安全。太赫茲（THz）無損檢測技術(shù)作為一種新興的無損

檢測技術(shù)，其采用非接觸測量方式，無需使用耦合劑，為莫

來石纖維復(fù)合材料膠接界面無損檢測提供了新思路，可進(jìn)一

步奠定高超聲速飛行器和可重復(fù)使用飛行器在極端環(huán)境下

安全服役的基石。

3.工作主要過程

按照中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會標(biāo)準(zhǔn)制修訂程序

的要求，《無損檢測莫來石纖維復(fù)合材料膠接界面太赫茲

時域光譜檢測方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的編制完成了以下工作：

（1）起草階段：

CSTM/FC94無損檢測技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域委員會成立之后，

積極開展各項標(biāo)準(zhǔn)制定工作，為保證后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性，針

對《無損檢測莫來石纖維復(fù)合材料膠接界面太赫茲時域光

譜檢測方法》組建成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，確定了標(biāo)準(zhǔn)編寫

原則和分工，提出標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)度安排。

2020.06完善太赫茲無損檢測原理和術(shù)語及定義；

2020.07完善檢測要求以及檢測設(shè)備和器材；

2020.08完善檢測準(zhǔn)備內(nèi)容，并制定檢測工藝規(guī)程；

2020.09組織太赫茲檢測工藝規(guī)程討論會；

2020.10建立膠接界面太赫茲時域波形標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫；

2020.11根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)波形數(shù)據(jù)確定缺陷成像評定方法和厚

度均勻性分析方法；

2020.12完善檢測報告內(nèi)容，組織標(biāo)準(zhǔn)終稿討論會，并

完善標(biāo)準(zhǔn)終稿內(nèi)容。

（2）征求意見階段：

經(jīng)討論，剛性隔熱瓦是莫來石纖維材料，因此更有針對

性的將團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項目名稱修改為《無損檢測莫來石纖維復(fù)

合材料膠接界面太赫茲時域光譜檢測方法》。并且在標(biāo)準(zhǔn)正

文中，將剛性隔熱瓦名詞修改為莫來石纖維復(fù)合材料。

4.主要參加單位及工作組成員

主要參加單位包括：長春理工大學(xué)、中航工業(yè)成都飛機(jī)

設(shè)計研究所、航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、

中國航天科技集團(tuán)有限公司第一研究院、中國航天科工集團(tuán)

第三研究院。

工作組成員包括：李麗娟、任姣姣、張丹丹、顧健、喬

曉利、張慶茂、秦龍剛、王悅、屈強(qiáng)、馬寅魏、張祥林。

二、標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

1.標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況

本標(biāo)準(zhǔn)為旨在規(guī)范本領(lǐng)域內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)的制修訂和發(fā)布。

2.制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

（1）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由

依據(jù)中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂管理細(xì)則、中關(guān)村

材料試驗(yàn)聯(lián)盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法（試行）制定本標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范

本領(lǐng)域內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)的制修訂和發(fā)布。

（2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求原則、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)

濟(jì)合理原則、適應(yīng)貿(mào)易全球化需求原則、維護(hù)公眾利益原則、

協(xié)商一致原則、廣泛參與和公開透明原則。

本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T

1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》

進(jìn)行編寫。

三、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況

在莫來石纖維復(fù)合材料粘接質(zhì)量檢測方面缺乏有效的

檢測手段，國內(nèi)外尚無獨(dú)立成熟的針對莫來石纖維復(fù)合材料

的太赫茲無損檢測標(biāo)準(zhǔn)。

四、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)主要包括：太赫茲無損檢測原理、檢測要求、檢

測設(shè)備和器材、莫來石纖維復(fù)合材料檢測工藝規(guī)程及數(shù)據(jù)處

理與缺陷評定。

五、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）結(jié)果的分析、綜述報告、技術(shù)經(jīng)濟(jì)

論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果等

在莫來石纖維復(fù)合材料膠接界面I中四邊預(yù)置四處脫粘

缺陷，采用本標(biāo)準(zhǔn)中太赫茲無損檢測方法對其進(jìn)行檢測，缺

陷成像結(jié)果如圖1所示，并用矩形框標(biāo)記脫粘缺陷面積，單

位mm2。

圖1莫來石纖維復(fù)合材料膠接界面脫粘缺陷成像結(jié)果

對莫來石纖維復(fù)合材料膠接界面綜合厚度進(jìn)行分析，得

到其綜合厚度的均勻性分布云圖，如圖2所示。

圖2膠接界面綜合厚度均勻性分布云圖

獲得膠接界面均勻性量化指標(biāo)，分別為厚度最大值

40.4，最小值24.6，平均值30.0654，標(biāo)準(zhǔn)差為1.7447。選

取圖中某一點(diǎn)，獲得所對應(yīng)的行列的飛行時間差值，如圖3

所示，得到該行/列的厚度分布偏離均值的大小。

圖3膠接界面量化曲線圖

目前國際和國內(nèi)，針對太赫茲無損檢測尚無成熟的標(biāo)準(zhǔn)

做依據(jù)，也沒有系統(tǒng)的無損檢測技術(shù)方法做支撐，本標(biāo)準(zhǔn)的

技術(shù)前沿性不言而喻。太赫茲波不同于其它波段的電磁波，

具有穿透性、指紋譜性和低能性等特點(diǎn)，太赫茲無損檢測技

術(shù)具有檢測精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、單面檢測和檢測信息完

整等優(yōu)勢。隨著國內(nèi)航空航天事業(yè)的發(fā)展，尤其是神舟系列

飛船的成功發(fā)射，表現(xiàn)出我國在航空航天材料方面取得的巨

大進(jìn)步。莫來石纖維復(fù)合材料作為航空航天領(lǐng)域中最廣泛應(yīng)

用的防熱材料，其裝配粘接質(zhì)量的檢測可為航天飛機(jī)等飛行

器的飛行安全提供極大的保障。太赫茲無損檢測方法以其獨(dú)

特的技術(shù)優(yōu)勢，在航空航天無損檢測領(lǐng)域中市場需求廣泛，

莫來石纖維復(fù)合材料太赫茲無損檢測規(guī)范同樣有著強(qiáng)勁的

應(yīng)用前景。并且，通過本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，可以帶動太赫茲無損

檢測的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

六、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)

的關(guān)系

無。

七、對征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

該標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，無重大分歧意見。

八、標(biāo)準(zhǔn)水平建議，預(yù)期的社會經(jīng)濟(jì)效果。

本標(biāo)準(zhǔn)作為國內(nèi)首批太赫茲無損檢測標(biāo)準(zhǔn)，符合無損檢

測數(shù)字化、圖像化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢。太赫茲無損

檢測技術(shù)為莫來石纖維復(fù)合材料的無損檢測工作提供了新

思路和解決方案。通過本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，可規(guī)范莫來石纖維復(fù)

合材料太赫茲無損檢測工作，為檢測人員提供指導(dǎo)和支撐。

向?qū)崿F(xiàn)太赫茲時域光譜無損檢測的智能化、工程化、標(biāo)準(zhǔn)化

邁進(jìn)一步，對于推動太赫茲無損檢測技術(shù)從理論研究階段轉(zhuǎn)

化為工程實(shí)際應(yīng)用階段具有重要的實(shí)用價值，使太赫茲無損

檢測向檢測-評估-預(yù)測方向不斷進(jìn)步。

本標(biāo)準(zhǔn)可以在航空航天領(lǐng)域中廣泛推廣，進(jìn)一步保障飛

行器的粘接質(zhì)量，提高武器裝備檢測技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，

保障國家重大型號項目順利實(shí)施，為飛行器的服役安全提供

基石，服務(wù)于國家戰(zhàn)略需求，具有良好的社會影響力和經(jīng)濟(jì)

發(fā)展?jié)摿Α?/p>

九、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

建議盡快批準(zhǔn)、實(shí)施和貫徹本標(biāo)準(zhǔn)。

十、廢止有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無。

十一、標(biāo)準(zhǔn)涉及專利情況說明

本標(biāo)準(zhǔn)主要涉及以下專利：

（1）某粘接層均勻性太赫茲時域光譜檢測方法，

ZL201418003424.4。（已授權(quán)），主要發(fā)明內(nèi)容為針對莫來石

纖維復(fù)合材料粘接層采用太赫茲時域光譜無損檢測技術(shù)進(jìn)

行均勻性分析。

（2）某脫粘缺陷太赫茲時域光譜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別方法，

ZL201618005090.3。（已授權(quán)）主要發(fā)明內(nèi)容為針對莫來石

纖維復(fù)合材料粘接層脫粘缺陷的太赫茲時域光譜無損檢測

結(jié)果，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能識別方法進(jìn)行缺陷判別。

（3）基于菲涅爾矩陣