CN109490244B - 一种基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，包括：利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至热障涂层，得到其时域光谱图；计算其陶瓷层的折射率n和厚度D；对热障涂层预制平行裂纹，利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至热障涂层，得到其时域光谱图；在时域光谱图中提取第二次和第三次反射峰的时间差，根据裂纹宽度计算模型计算出平行裂纹的裂纹宽度；判断裂纹属于涂层内部平行裂纹还是界面平行裂纹，根据判断计算平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离。本发明的监测方法可以在测量时同时得到时间延时和折射率，从而实现热障涂层平行裂纹在线监测，并且可以确定平行裂纹的具体位置和宽度。
Description
技术领域
本发明涉及平行裂纹监测方法，更具体的涉及一种基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法。
背景技术
航空发动机技术被誉为高端制造业领域的尖端技术，素有工业皇冠上的明珠之称，随着航空发动机技术的高速发展，为了提高发动机的性能和效率，发动机的推重比不断提高，以美国第1代至第4代战斗机的发展历程为例：发动机推重比已从不足2发展到到大于10，目前燃气涡轮的进口温度已经超过1973K，服役零部件的温度越来越高，为了保护零部件不被氧化腐蚀失效，20世纪50年代，美国国家航空航天局(NASA)率先提出热障涂层概念，即：在基体材料表面采用热障涂层进行保护。典型的热障涂层结构如附图1所示，包括：基体层1’、粘结层2’和陶瓷层3’。
热障涂层在发动机热端部件的应用服役过程中，由于恶劣的工作环境以及涂层系统自身的材料特点，往往会引起热障涂层的提前失效。热障涂层在反复高温热震循环作用下,处于服役区域的陶瓷层会出现开裂甚至完全脱落的现象，其中轴向应力会使陶瓷顶层内部产生平行裂纹(以下简称：内部平行裂纹)，而热循环氧化物(TGO)的出现会导致陶瓷层和粘结层的界面产生平行裂纹(以下简称：界面平行裂纹)，两类平行裂纹会对热端部件的服役寿命产生影响，安全性受到威胁。为了确保热障涂层的服役安全，需要一种能够应用于实际服役工况的检测方法，能快速便捷地监测涂层的平行裂纹宽度和位置，对危险区域能够及时识别和维修，并且保证在检测过程中不产生二次破坏，保障技术操作人员的安全。
目前常用的涂层无损检测方法主要有：磁性法，涡流法和超声法，磁性法和涡流法属于接触测量，而超声法需要借助耦合剂进行测试。对于热障涂层服役的环境，这些传统探伤方式各有缺点，主要集中在不利于实际操作，也不易于实现在线检测。而传统的实验室表征方法多数采用显微镜观察，效果好，但属于有损检测。例如，公开号为CN102901718A的中国专利文件，公开了一种表征涂层垂直表面的开裂状态的方法，该开裂状态测试方法主要针对如何检测垂直裂纹的开裂状态，属于半定量表征且无法确定平行裂纹的具体位置和宽度，也不涉及太赫兹技术。公开号为CN106324034A公开的中国专利文件，公开了热障涂层裂纹红外检测方法，利用红外检测方法检测热障涂层的缺陷并进行成像，但需要通过专业夹具进行夹持试样，且需要对试样进行升温测试，属于有损检测，且测试过程复杂，且升温过程可能影响涂层结构和性能。
发明内容
本发明旨在提供一种基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法，以实现热障涂层平行裂纹在线监测，并确定平行裂纹的具体位置和宽度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，包括：
S1：利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至一完整的热障涂层，得到完整的热障涂层的时域光谱图；
S2：计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n和厚度D；
S3：取下所述热障涂层，对所述热障涂层预制平行裂纹；
S4：利用所述反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至所述存在平行裂纹的热障涂层，得到存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图；
S5：在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中提取第二次和第三次反射峰的时间差ΔT，根据裂纹宽度计算模型计算出平行裂纹的裂纹宽度ΔD；
S6：结合S4所述的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图，判断裂纹属于涂层内部平行裂纹还是界面平行裂纹；
S7：根据步骤S6的判断计算平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d。
其中，所述计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n，包括：
步骤S211：利用傅里叶变换分别得到S1所述的时域光谱图中的前三次反射峰的频谱图；
步骤S212：在S211所述的频谱图上分别读取前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2；
步骤S213：建立完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型，利用粗糙度仪获取完整的热障涂层的表面粗糙度σ，并将该表面粗糙度σ和S212读取的前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2代入，得到陶瓷层的折射率n；
步骤S214：多次重复上述步骤S212和步骤S213，并对折射率n取均值。
优选地，所述S2中完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型为：
其中，σ为完整的热障涂层的表面粗糙度，单位：μm；FS、FR1及FR2分别为前三次反射峰的光谱强度，f为S212所述的读取前三次反射峰时所选取的横坐标的频率，取值的频段在0.3-0.5THZ。
其中，所述S2中完整的热障涂层的陶瓷层厚度D，包括：
步骤S221：在步骤S1所述的完整的热障涂层的时域光谱图中提取完整的热障涂层的前三次反射峰的时域数据，获取该时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt；
步骤S222：建立完整的热障涂层的陶瓷层厚度及折射率的测量模型，将S221的时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt和S21的热障涂层的陶瓷层的折射率n代入得到完整的热障涂层的陶瓷层厚度D。
优选地，所述完整的热障涂层的陶瓷层厚度及折射率的测量模型为：
D为完整的热障涂层的陶瓷层厚度，单位μm；c为光在空气中的传播速度，单位m/s；n为S3的完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n；Δt为完整的热障涂层的时域光谱图中相邻两次反射峰的时间差的均值，单位ps。
优选地，所述S5中的的裂纹宽度计算模型为：
其中，ΔD为平行裂纹的裂纹宽度，单位μm；c为光在空气中的传播速度，单位m/s；ΔT为存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图的第二次和第三次反射峰的时间差ΔT，单位ps。
其中，所述S6中的判断采用菲涅耳方程和朗伯比尔定律进行；且所述步骤S6包括：在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中，若第三次反射峰的波峰强度低于第二次反射峰的波峰强度，则裂纹判断为内部平行裂纹；若第三次反射峰的波峰强度高于第二次反射峰的波峰强度，则裂纹判断为界面平行裂纹。
其中，所述S7包括：若裂纹判断为内部平行裂纹，则所述平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d为：
其中，c为光在空气中的传播速度，单位m/s；D为S4所述的完整的热障涂层的陶瓷层厚度，单位μm；ΔD为S7所述的裂纹宽度，单位μm；Δt12为S6所述的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图的第一次反射峰和第二次反射峰的时间差，单位ps；Δt14为太赫兹时域光谱的第一次反射峰和第四次反射峰的时间差，单位ps；
若裂纹判断为界面平行裂纹，则所述平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d等于完整的热障涂层的陶瓷层厚度D。
本发明的基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法还包括步骤S8：移动反射式太赫兹时域光谱系统的检测光斑或者热障涂层进行面扫描，并分别重复S4-S7，得到所有平行裂纹的裂纹宽度以及平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d。
其中，所述步骤S8还包括：通过测量检测光斑所在位置或扫描位置，得到平行裂纹的裂纹所在位置以及裂纹长度。
本方法的基于太赫兹技术的热障涂层的冲蚀形貌的测试方法仅仅通过反射式太赫兹时域光谱系统发射一太赫兹脉冲至一完整的热障涂层得到的时域光谱图来计算热障涂层的折射率，进而计算热障涂层的陶瓷层的厚度，操作简单，可以在测量时同时得到时间延时和折射率，从而实现热障涂层平行裂纹在线监测；此外，本发明通过裂纹宽度计算模型和平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离的计算，可以确定平行裂纹的具体位置和宽度。
附图说明
图1是一种典型的热障涂层的结构示意图。
图2是本发明所采用的反射式太赫兹时域光谱系统的结构示意图。
图3是根据本发明的一个实施例的基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法所测量的完整的热障涂层的时域光谱图和传播路径示意图。
图4是分别是根据本发明的一个实施例的界面平行裂纹和内部平行裂纹的传播路径示意图。
图5A-图5B分别是根据本发明的一个实施例的基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法所测量的界面平行裂纹和内部平行裂纹的时域光谱图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
太赫兹通常是指频率在0.1-10THz，波长范围在0.03-3mm，介于无线电波和光波之间的电磁辐射，在光学领域太赫兹又被称为远红外线。因太赫兹具有频率高，脉冲短，分辨率高，光子能量低等特点，且较传统检测方式具有安全高效、无需接触和无损的优点，作为一种新技术，目前在无损检测领域广泛应用。鉴于热障涂层的结构特点，顶层陶瓷层为介电材料，中间金属粘结层和被保护的基底层都属于导电材料，因为太赫兹可以穿透介电材料而无法穿透导电材料，太赫兹无法穿透导电材料而可以穿透介电材料，基于此可以利用反射式太赫兹时域光谱系统对热障涂层的开裂状态进行测试。
所以太赫兹垂直入射时会在空气和陶瓷层的分界面上发生反射和透射，并在陶瓷层和金属粘结层的分界面上发生发射，多次反射峰之间的时间延时与陶瓷层的厚度呈线性关系，斜率系数为陶瓷材料的折射率。
基于此，本发明提供了一种基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法。根据本发明的一个实施例的基于太赫兹技术的热障涂层平行裂纹监测方法，包括以下步骤：
步骤S1：利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至一完整的热障涂层，得到完整的热障涂层的时域光谱图。
如图1所示且如上文所述，典型的热障涂层包括自下而上依次排布的基体层1’、粘结层2’和陶瓷层3’。在本实施例中，热障涂层样品采用大气等离子喷涂方法制备。基体层1’的材料采用镍基合金738，粘结层2’的材料为金属，优选为NiCrAlY(镍铬铝钇)，陶瓷层3’的材料选用烧结破碎的8Y2O3-ZrO2(氧化钇稳定氧化锆)粉末制备。首先利用喷枪预热基体层1’至200-300℃后，喷涂NiCrAlY粉末制备粘结层2’。此时，电压设定为60V，电流设定为500A，主气压力为0.4MPa，氢气压力为0.25Mpa；将喷枪移动速度设定为150mm/s，喷涂距离为100mm，送粉率为10g/min，粘结层的厚度控制在150μm左右。随后喷涂陶瓷顶层(即陶瓷层3’)，同样在不送粉的情况下利用喷枪将基体预热至750℃。此时，电压为65V，电流为600A，主气压力为0.4MPa，氢气压力为0.25MPa。将喷枪移动速度设定为150mm/s，喷涂距离为80mm，送粉率为15g/min左右。陶瓷层厚度控制在250～450μm的范围左右。
本发明的反射式太赫兹时域光谱系统10的具体结构如图2所示，该系统10包括：沿光路的走向依次排布的激光器101、第一分束器102、光电导探测天线108、镜相放大器109、计算机110；其中该激光器101的中心波长为1560nm，重复频率为100MHZ；第一分束器102和光电导探测天线108之间设有排布在第一光路上的光学延时部103和依次排布在第二光路上的光电导发射天线105、第二分束器106；光电导发射天线105上设有一直流偏置装置104，用于对光电导发射天线105施加偏置电压，以便产生太赫兹脉冲。
其工作原理如下：使用时，将一完整的热障涂层107正对一反射式太赫兹时域光谱系统的第二分束器106的一侧放置，从而使太赫兹脉冲垂直入射到该未冲蚀前完整的热障涂层107的表面。反射式太赫兹时域光谱系统的激光器101输出一太赫兹脉冲，该太赫兹脉冲经第一分束器102后分为探测光和泵浦光。泵浦光首先入射到一光电导发射天线105上，由于直流偏置装置104对该光电导发射天线105施加电压，泵浦光到达天线时便产生了太赫兹脉冲，并随后将产生的太赫兹脉冲经分束器106垂直入射到设置于第二分束器106的一侧的热障涂层107上，由于该热障涂层107的表面正对反射式太赫兹时域光谱系统的第二分束器106，从而将从第二分束器106发射的太赫兹脉冲反射回第二分束器106中，并经分束器入射到光电导探测天线108上。探测光经过光学延时部103入射到光电导探测天线108上，光学延时部103的设置使得探测光和太赫兹脉冲同时达到光电导探测天线108，以用于信号分析。到达光电导探测天线108的探测光和太赫兹脉冲后经锁相放大器109放大，以保证锁相功能及信号的数据的稳定采集，后传递到计算机110，计算机110用于数据的最终接受和处理。
在本实施例中，热障涂层107固定在一位移装置111上，从而实现热障涂层107和反射式太赫兹时域光谱系统的相对移动，保证测量时位移和测量角度的精确性。此外，反射式太赫兹时域光谱系统也可以代替热障涂层107固定在位移装置上；或者热障涂层107和反射式太赫兹时域光谱系统均不固定在位移装置上，仅仅通过移动反射式太赫兹时域光谱系统的检测光斑或者热障涂层107来实现热障涂层107和反射式太赫兹时域光谱系统的相对移动。
步骤S2：计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n和厚度D，具体包括：
步骤S21：计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n，具体包括：
步骤S211：利用傅里叶变换分别得到S1所述的时域光谱图中的前三次反射峰的频谱图；
步骤S212：在S211所述的频谱图上分别选取合适的横坐标(即频率点)读取前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2；
对应的前三次反射峰的光谱强度记为FS、FR1及FR2。
为了保证取值的合理性和避免低频段较大的散射性，需要选取步骤S211的频谱图横坐标的频率范围在0.3～0.5THZ的频段中的FS、FR1及FR2数据进行计算，具体是通过在0.3-0.5THZ的频段中，选取某一个频率点作为横坐标，在前三次反射峰的频谱图上读取对应的纵坐标的值为前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2，例如：横坐标取0.3THZ，前三次反射峰的对应0.3THZ的纵坐标值即为FS、FR1及FR2，从而避免数据的误差过大。
步骤S213：建立完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型(含粗糙度模型的)，利用手持式粗糙度仪获取完整的热障涂层的表面粗糙度σ(取Rz标准)，并将该表面粗糙度σ和S212读取的前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2代入模型得到陶瓷层的折射率n。
所述完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型为：
其中，σ为完整的热障涂层的表面粗糙度(取RZ标准，单位：微米μm)，FS、FR1及FR2分别为前三次反射峰的光谱强度，f为S212所述的读取前三次反射峰时所选取的横坐标的频率(单位：太赫兹THZ)，取值的频段在0.3-0.5THZ。
步骤S214：多次重复上述步骤S212和步骤S213，并对折射率n取均值。其中，该步骤重复选取了0.3-0.5THz的频段中的所有频率点来重复上述步骤S212和步骤S213，并由此得到的折射率n的均值，使得折射率n的误差更小。
步骤S22：计算完整的热障涂层的陶瓷层厚度D，具体包括：
步骤S221：在步骤S1所述的完整的热障涂层的时域光谱图中提取完整的热障涂层的前三次反射峰的时域数据，获取该时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt；
图3为步骤S1得到的完整的热障涂层的太赫兹时域光谱图和传播路径示意图。其中，太赫兹时域光谱图中的第一次反射峰为S，第二次反射峰为R1，第三次反射峰为R2，第一次反射峰S代表由太赫兹时域光谱系统发射后经空气和陶瓷层分界面反射返回至该太赫兹时域光谱系统的太赫兹脉冲，第二次反射峰R1代表由太赫兹时域光谱系统发射后穿过瓷层并经陶瓷层和粘结层的分界面返回至该太赫兹时域光谱系统的太赫兹脉冲，第三次反射峰R2代表由太赫兹时域光谱系统发射后穿过瓷层并经陶瓷层和粘结层的分界面、空气和陶瓷层分界面、陶瓷层和粘结层的分界面三次反射后返回至该太赫兹时域光谱系统的太赫兹脉冲。
如图3所示，时域光谱图中的前三次反射峰的所对应的横坐标分别为其时刻值，且相邻两次反射峰所对应的横坐标的差值即为时间延时Δt。
步骤S222：建立完整的热障涂层的陶瓷层厚度及折射率的测量模型，将S221的时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt和S21的热障涂层的陶瓷层的折射率n代入得到完整的热障涂层的陶瓷层厚度D。
其中，完整的热障涂层的陶瓷层厚度及折射率的测量模型为：
D为完整的热障涂层的陶瓷层厚度(单位：微米μm)，c为光在空气中的传播速度(单位：米/秒m/s)，n为S3的完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n，Δt为完整的热障涂层的时域光谱图中相邻两次反射峰的时间差的均值(单位：皮秒ps)。
优选地，本发明的基于太赫兹技术的热障涂层的冲蚀形貌的测试方法还包括：在步骤S2完成后，移动所述热障涂层，并重复步骤S1-S2，多次测量得到完整的热障涂层的陶瓷层厚度D并取均值，例如，选不同位置测量5次取均值。此外，也可以通过位移装置增加S4的取点数，或者通过移动反射式太赫兹时域光谱系统的检测光斑或者热障涂层来进行面扫描，并分别重复步骤S1-S2，多次测量得到完整的热障涂层的陶瓷层厚度D并取均值。由此，可以通过多次测量减小完整的热障涂层的陶瓷层厚度D的误差。
步骤S3：取下所述热障涂层，对所述热障涂层预制平行裂纹，得到存在平行裂纹的热障涂层。
步骤S4：利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至所述存在平行裂纹的热障涂层，得到存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图。
步骤S5：在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中提取第二次和第三次反射峰的时间差ΔT，根据裂纹宽度计算模型计算出平行裂纹的裂纹宽度ΔD。
所述裂纹宽度计算模型为：
其中，ΔD为平行裂纹的裂纹宽度(单位：微米μm)；c为光在空气中的传播速度(单位：米/秒m/s)，ΔT为存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图的第二次和第三次反射峰的时间差ΔT(单位：皮秒ps)。
步骤S6：采用菲涅耳方程(Fresnel equations)和朗伯比尔定律(Lambert-Beerlaw)，结合S4所述的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图，判断裂纹属于涂层内部平行裂纹还是界面平行裂纹。
参见图4，平行裂纹根据平行裂纹的位置可以分为涂层内部平行裂纹(图4左侧部分所示)还是界面平行裂纹(图4右侧部分所示)。由于对于太赫兹波的第二次反射和第三次反射而言，利用菲涅耳方程(Fresnel equations)知：针对第二次反射，无论是内部平行裂纹还是界面平行裂纹，该反射发生在陶瓷层和裂纹层(即空气层)界面；但是针对第三次反射，内部平行裂纹的情况下，该反射还是发生在陶瓷层和裂纹层(即空气层)界面，但是界面平行裂纹的情况下，该反射发生在陶瓷层和裂纹层金属粘结层界面，前者的界面反射率低于后者界面反射率。同时，根据计算得到原始厚度D和裂纹宽度ΔD，结合朗伯比尔定律(Lambert-Beer law)计算强度吸收损耗。强度吸收损耗具体通过公式A＝I0e-αd计算，其中I0为太赫兹的初始入射强度，A为被陶瓷层吸收后的太赫兹强度，α为陶瓷层的吸收系数，d为陶瓷层的厚度。由此，可以判断出裂纹属于内部平行裂纹还是界面平行裂纹。
步骤S7：根据步骤S6的判断计算平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d，具体包括：
若判断为内部平行裂纹，则所述平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d为：
c为光在空气中的传播速度(单位：米/秒m/s)，D为S4所述的完整的热障涂层的陶瓷层厚度(单位：微米μm)，ΔD为S7所述的裂纹宽度(单位：微米μm)，Δt12为S6所述的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图的第一次反射峰R1’和第二次反射峰R2’的时间差(单位：皮秒ps)，Δt14为太赫兹时域光谱的第一次反射峰R1’和第四次反射峰R4’的时间差(单位：皮秒ps)。
若判断为界面平行裂纹，则所述平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d可近似认为等于完整的热障涂层的陶瓷层厚度D。
步骤S8：移动反射式太赫兹时域光谱系统的检测光斑或者热障涂层进行面扫描，并分别重复S4-S7，得到所有平行裂纹的裂纹宽度和平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d。
需要指出的是：所述步骤S8还可以包括：通过测量检测光斑所在位置或扫描位置，得到平行裂纹的裂纹所在位置以及裂纹长度L等其他位置参数。
实验结果
如图5A-图5B所示为根据步骤S6所得到的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图。如图5A-图5B所反映的，在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中，若第三次反射峰R3’的(正)波峰强度低于第二次反射峰R2’的(正)波峰强度，则裂纹判断为内部平行裂纹；若第三次反射峰R3’的(正)波峰强度高于第二次反射峰R2’的(正)波峰强度，则裂纹判断为界面平行裂纹。
表1为根据步骤S7获取的ΔT和ΔD与实际裂纹的宽度数据对比情况，以及根据步骤S9获取的裂纹位置参数(即裂纹上端距涂层表面距离d)的计算结果。
表1裂纹宽度值和位置参数的计算结果
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化，例如本发明不仅限于以上操作步骤，在不背离本发明原则的范围可作适当调整。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (3)
1.一种基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，包括：
步骤S1：利用反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至一完整的热障涂层，得到完整的热障涂层的时域光谱图；
步骤S2：计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n和厚度D；
步骤S3：取下所述热障涂层，对所述热障涂层预制平行裂纹；
步骤S4：利用所述反射式太赫兹时域光谱系统垂直发射太赫兹脉冲至存在平行裂纹的热障涂层，得到存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图；
步骤S5：在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中提取第二次和第三次反射峰的时间差ΔT，根据裂纹宽度计算模型计算出平行裂纹的裂纹宽度ΔD；
步骤S6：结合S4所述的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图，判断裂纹属于涂层内部平行裂纹还是界面平行裂纹；
步骤S7：根据步骤S6的判断计算平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d；
所述计算完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n，包括：
步骤S211：利用傅里叶变换分别得到S1所述的时域光谱图中的前三次反射峰的频谱图；
步骤S212：在S211所述的频谱图上分别读取前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2；
步骤S213：建立完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型，利用粗糙度仪获取完整的热障涂层的表面粗糙度σ，并将该表面粗糙度σ和S212读取的前三次反射峰的光谱强度FS、FR1及FR2代入，得到陶瓷层的折射率n；
步骤S214：多次重复上述步骤S212和步骤S213，并对折射率n取均值；
所述S2中完整的热障涂层的陶瓷层折射率的模型为：
其中，σ为完整的热障涂层的表面粗糙度，单位：μm；FS、FR1及FR2分别为前三次反射峰的光谱强度，f为S212所述的读取前三次反射峰时所选取的横坐标的频率，取值的频段在0.3-0.5THZ；
所述S2中计算完整的热障涂层的陶瓷层厚度D，包括：
步骤S221：在步骤S1所述的完整的热障涂层的时域光谱图中提取完整的热障涂层的前三次反射峰的时域数据，获取该时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt；
步骤S222：建立完整的热障涂层的陶瓷层厚度及折射率的测量模型，将S221的时域光谱图中相邻两次反射峰的时间延时Δt和S21的热障涂层的陶瓷层的折射率n代入得到完整的热障涂层的陶瓷层厚度D；
所述完整的热障涂层的陶瓷层厚度及折射率的测量模型为：
D为完整的热障涂层的陶瓷层厚度，单位μm；c为光在空气中的传播速度，单位m/s；n为S3的完整的热障涂层的陶瓷层的折射率n；Δt为完整的热障涂层的时域光谱图中相邻两次反射峰的时间差的均值，单位ps；
所述S5中的裂纹宽度计算模型为：
其中，ΔD为平行裂纹的裂纹宽度，单位μm；c为光在空气中的传播速度，单位m/s；ΔT为存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图的第二次和第三次反射峰的时间差ΔT，单位ps；
所述S6中的判断采用菲涅耳方程和朗伯比尔定律进行；且所述步骤S6包括：在存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图中，若第三次反射峰的波峰强度低于第二次反射峰的波峰强度，则裂纹判断为内部平行裂纹；若第三次反射峰的波峰强度高于第二次反射峰的波峰强度，则裂纹判断为界面平行裂纹；
所述S7包括：若裂纹判断为内部平行裂纹，则所述平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d为：
其中，c为光在空气中的传播速度，单位m/s；D为S4所述的完整的热障涂层的陶瓷层厚度，单位μm；ΔD为S7所述的裂纹宽度，单位μm；Δt12为S6所述的存在平行裂纹的热障涂层的时域光谱图的第一次反射峰和第二次反射峰的时间差，单位ps；Δt14为太赫兹时域光谱的第一次反射峰和第四次反射峰的时间差，单位ps；
若裂纹判断为界面平行裂纹，则所述平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d等于完整的热障涂层的陶瓷层厚度D。
2.根据权利要求1所述的基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，还包括步骤S8：移动反射式太赫兹时域光谱系统的检测光斑或者热障涂层进行面扫描，并分别重复S4-S7，得到所有平行裂纹的裂纹宽度以及平行裂纹上表面与陶瓷层上表面的距离d。
3.根据权利要求2所述的基于太赫兹技术的热障涂层内部平行裂纹监测方法，其特征在于，所述步骤S8还包括：通过测量检测光斑所在位置或扫描位置，得到平行裂纹的裂纹所在位置以及裂纹长度。
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