3. 目视检测与光学方法
目视检测（Visual Testing, VT）是复合材料无损检测体系中最先执行、成本最低、覆盖面最广的一环。它并不等于“用眼睛随便看看”，而是一套有照明条件、观察距离、角度、放大倍率、缺陷判据和记录格式约束的规范化检查方法。对复合材料而言，目视检测尤其重要，因为纤维铺层、树脂基体和胶接界面的大多数损伤首先在表面或近表面留下可辨识的形貌特征：纤维断裂、基体开裂、分层边缘、冲击凹坑、雷击烧蚀、孔隙聚集、贫胶/富胶、褶皱和异物夹杂等。
一、表面缺陷识别：先建立“形貌—成因—判据”的对应关系
表面缺陷识别的核心不是记住缺陷名称，而是把可见形貌与制造/服役成因、可接受判据对应起来。常见对象与特征如下：
- 分层：多由冲击、钻孔出口劈裂或脱粘扩展引起，表面常表现为局部鼓包、边缘翘起或敲击声异常；目视只能看到边缘露出的分层口，内部范围需超声C扫描确认。
- 纤维断裂/劈裂：冲击或过载后出现白色纤维束、毛刺、断口，方向多与铺层方向一致，需记录长度、根数和是否贯穿。
- 基体开裂：呈细密网状或平行细线，常出现在层间富树脂区、紧固孔周边和胶接端部，需与表面划伤区分。
- 孔隙与贫胶/富胶：表面呈针孔、麻点、局部发亮或发暗区域，往往需要低角度侧光才能显现。
- 冲击损伤：典型为凹坑、环形裂纹、漆层剥落，BVID（ barely visible impact damage，目视 barely visible 冲击损伤）需借助侧光、反光法和放大镜判定。
- 雷击/烧蚀：表面碳化、变色、纤维外露、漆层起泡，需记录烧蚀面积和深度方向。
识别时建议采用“三光源法”：正面漫射光看颜色和整体形貌，低角度侧光看凹凸和分层边缘，背光或透射光看薄壁件内部缺陷。对可疑区域用 5～10 倍放大镜或便携显微镜复核，并用记号笔或标签标出边界。
二、内窥镜检测：进入封闭腔体的“眼睛”
当检测对象是机翼盒段、尾梁、发动机短舱、管道、蜂窝夹芯结构内部或装配后不可见区域时，直窥镜无法到达，需使用内窥镜（borescope/videoscope）。按成像方式分为光纤硬镜、光纤软镜和电子视频内窥镜；按照明分为前置LED、侧向LED和可调亮度光源。
内窥镜检测的关键参数包括：插入管直径（如 φ2.8 mm、φ4.0 mm、φ6.0 mm）、工作长度（1 m、2 m、3 m）、视场角（60°、90°、120°）、景深、探头转向角度（如 2 向/4 向，±120°）和照明亮度。选择原则是：孔径决定直径，可达路径决定长度和转向能力，缺陷尺度决定视场角和分辨率。例如检测蜂窝夹芯内部脱粘，宜选 φ4 mm、视场角 90°、带侧向照明和 4 向转向的电子镜，配合 5～10 mm 工作距离观察胶膜与芯材界面。
操作要点：先清洁镜头和照明窗；插入前确认通道无毛刺；缓慢推进，避免划伤内壁；发现可疑区后先记录位置（按肋位、框位、孔号或刻度标记），再调整角度和距离获取清晰图像；对同一缺陷至少采集 2 个角度图像，避免反光误判。内窥镜只能看到“表面”，对分层深度和内部范围仍需超声或X射线补充。
三、数字图像相关技术：把“变形”变成可量化的全场数据
数字图像相关（Digital Image Correlation, DIC）通过在试件表面制作随机散斑，用相机采集变形前后图像，将图像划分为若干子区，通过相关算法匹配子区位置，从而计算全场位移和应变。其基本关系为：位移场 u(x,y)、v(x,y) 由子区中心匹配得到，应变由位移梯度计算，如 εxx=∂u/∂x，γxy=∂u/∂y+∂v/∂x。
用于复合材料检测时，DIC 的典型配置为：两台工业相机（如 500 万像素）、白光或蓝光光源、散斑尺寸约 3～5 像素、子区 21～31 像素、步长 5～7 像素、采集频率 1～10 Hz。它特别适合观察拉伸、压缩、弯曲、冲击后的应变集中、裂纹尖端应变场、胶接接头剪切带和热变形。与目视检测相比，DIC 的优势是全场、非接触、可量化；局限是只能测表面，对内部缺陷不敏感，且对散斑质量、光照稳定性和相机标定要求较高。
四、典型构件目视检测流程与记录规范
以碳纤维复合材料机翼壁板为例，给出可执行的目视检测流程。检测前准备：确认表面清洁、无油污和水分；准备白光手电、低角度侧光条、5～10 倍放大镜、内窥镜、记号笔、标签、相机、记录表和分区图。环境照度建议不低于 500 lx，侧光角度约 10°～30°。
第一步，建立基准与分区。按壁板肋位、框位和孔号划分网格，例如沿展向每 500 mm 一个区，沿弦向按长桁分带，记录基准点。第二步，先整体后局部：距表面约 500 mm 处用正面光扫视，观察颜色异常、鼓包、漆层开裂和明显凹坑；再距表面约 300 mm 用侧光扫视，观察凹凸、分层边缘和纤维起伏。第三步，对紧固孔、边缘、胶接端部、燃油舱口等重点区域逐孔、逐边检查，必要时用内窥镜进入盒段内部观察肋、长桁与蒙皮胶接界面。第四步，发现可疑区后先标记边界，再采集图像：每处至少 1 张整体定位照和 1 张局部特写，记录光源方向、拍摄距离和放大倍率。第五步，对照判据给出结论：允许、返修或报废；对目视无法确定内部范围的，安排超声C扫描或敲击检测复核。
记录规范建议采用统一表单，至少包含以下字段：构件编号、检测日期、检测人、设备编号、环境照度、分区编号、缺陷类型、缺陷位置（肋/框/孔号+距基准距离）、缺陷尺寸（长×宽×深或面积）、图像编号、判据条款、结论、复核方式、复核结果和闭环状态。记录中禁止只写“有缺陷”“局部损伤”等模糊描述；尺寸应带单位，位置应可复现，图像应能对应到具体分区。对 BVID 类损伤，应注明“侧光下可见/正面光下不可见”，并记录发现时的光照条件。