实验分享|基于sCMOS相机科学成像技术的耐高温航空涂层材料损伤检测实验

1实验背景

航空发动机外壳的耐高温涂层材料在长期高温、高压工况下易产生微小损伤与裂纹，可能导致严重安全隐患。传统光学检测手段受限于分辨率与灵敏度，难以捕捉微米级缺陷，且检测效率低下。

某高校航空材料实验室，采用科学相机对陶瓷涂层损伤进行科学成像实验。

2实验目标

验证sCMOS相机在检测经高温处理后的陶瓷涂层材料表面微损伤如裂纹的有效性和工程实用性。

3实验准备

核心设备，千眼狼Revealer Gloria 4.2 科学相机，2048×2048，6.5μm×6.5μm，1.2e-低读出噪声。

光学平台，50mm C口工业镜头，Revealer科学成像软件。

样本为经高温处理的陶瓷涂层材料试片，表面引入或自然形成损伤区域。

4实验步骤

1）样本预处理，清洁陶瓷表面，标记损伤区域。

2）架设Gloria 4.2科学相机，垂直对准样本表面。

3）打开科学成像分析软件RPC，设置sCMOS相机采集分辨率（2048×2048），Binning模式（1×1），曝光时间（50ms），采样模式（CMS）。

4）通过实时预览功能调整sCMOS相机的焦距和光圈，使样品表面细节清晰成像。

5）工具栏启用伪彩功能，此功能可将图像中微小的灰度差异化转化为显著的颜色差异，增强人眼对低对比度损伤特征如微裂纹、应力痕、微小剥落区的辨识度。

6）连续采集多组图像，记录原始灰度图和伪彩处理图前后对比。另科学成像软件RPC支持定量化分析，基于灰度阈值分割算法，统计损伤面积；支持绘制损伤区域与完好区域的灰度值分布直方图，量化损伤与背景的对比度差异；同时也支持利用图像测量工具，测量微裂纹的长度、宽度等几何参数，精度可达微米级。

5实验数据

第一组样本，经伪彩处理的陶瓷涂层表面图像，清晰可见多条微米级裂纹，及一处微小剥落区域，颜色明显区别于背景，如下图。sCMOS相机捕捉到传统方法易漏检的细长微裂纹和浅表微小剥落坑。

第一组样本

第二组样本高分辨率灰度图（左）与伪彩处理图（右）对比，伪彩图显著提升了低对比度应力集中区域的可见性，预示潜在损伤风险点。通过灰度值分析，可定量区分潜在损伤区域与正常区域的差异，如下图，sCMOS相机伪彩处理功能有助于揭示早期损伤迹象，实现预测性维护。

第二组样本

6实验结论

本次基于科学成像技术的耐高温航空涂层材料损伤实验，展示了Gloria 4.2科学相机在材料损伤检测领域的工程适用性，其高灵敏度与伪彩处理、图像分析能力提升了损伤可视化、定量化检测水平，验证了sCMOS相机在航空材料损伤检测中的高效与可靠。