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红外无损检测简介_红外无损检测个人资料_红外无损检测微博

2016-11-26 06:00:59 科学百科 阅读 3 次

  发展史 

1960年,ALzofon和Green首次阐述了主动红外无损检测的理论和应用,从此红外无损检测与评价被世界各国学者所研究。
1965年,现代意义上的红外成像技术逐步完善,由瑞典开发研制的红外热像仪,在二战中被用于军事用途,随后,红外热成像技术发展成为新型的无损检测技术。
1989年,国际上对红外热成像无损检测技术的研究投入逐渐加大,90年代中期后已进入实用设备研制和实际应用。
1993年,美国无损检测协会设立了红外热成像人员三级资格认证,这是红外热成像无损检测技术上的里程碑。
1995年,美国很多政府机构和大公司开始设立了红外热波无损检测实验室。
2003年,美国航天飞机事故引起了国际对产品运行安全检测的广泛关注,并掀起了红外热成像无损检测的研究热潮。
2003年,中国设立红外热波无损检测联合实验室。

原理 /红外无损检测 编辑

根据不同材料的结构特性、缺陷性质等,设计不同种类的热激励源,如闪光灯、激光、超声、电磁、红外灯管、热风等,并对热激励源进行调制或者不调制,对被测物体表面进行主动式加热,产生的热波向物体内部传播。当热波在物体内部遇到缺陷或热阻抗发生变化的地方就会有一部分热能反射回到物体表面,产生温度梯度分布,利用高分辨率红外热像仪记录存储,通过红外热图序列分析来检测物体缺陷 。

优势/红外无损检测 编辑


1)非接触、非破坏
2)速度快
3)面积大
5))操作简单
6)适用面广,金属、非金属、复合材料
7)测量结果图像显示,直观易懂
8)定量测量
9在线在役

分类/红外无损检测 编辑


根据红外热激励源的加载方式不同,红外热成像无损检测技术主要分为红外脉冲无损检测技术和红外锁相法无损检测技术。
红外脉冲无损检测技术:高能闪光灯脉冲对被检物进行主动控制式加热,若被检物内部有缺陷,将造成热传导的不连续性,则从热像图中清晰的区分出温度差异,以此来判断试件表面下的缺陷。脉冲式红外热波无损检测技术具有非接触、快速;热图判断直观,直接得到缺陷所在位置、尺寸;不受检测对象的形状或结构的限制,检测结果对曲面的影响较小等优点。
红外锁相法无损检测技术:利用谐波调制装置对被测物施加正弦波形式的热源,材料内部缺陷对入射波的干扰所产生的反射将在物体表面生成一个可被红外热像仪记录的波形。对红外热像仪记录的序列热图像加以处理得到相关的幅值和相位信息图像。其中,幅值表征了反射和入射波的矢量和,相位则表征了反射和入射波之间的相位差。通过对幅值和相位图像分析就可以得到材料内部缺陷信息。

关键技术/红外无损检测 编辑


红外无损检测检测技术是一门跨学科、跨领域的通用型技术、更是一种创新型的无损检测技术。根据原理可知,需要主动施加热激励,采用红外热像仪采集,并通过图像处理来检测缺陷。因此其关键技术为:
热激励技术、红外图像采集技术、红外图像处理技术。

热激励技术

红外热波无损检测技术采用主动式控制热激励的方法,热激励方式对红外热波无损检测技术具有关键作用,目前可用的加热源包括闪光灯、激光、电磁、超声、红外、热风;


闪光灯激励
国际上主流热激励方式,闪光灯作为热激励源,瞬间产生平面可见光热源加热被测样品表面。
激光激励:
激光扫描热激励采用线型激光束在待测物体表面进行快速扫描,线型激光束可以提高待测物体表面激光功率密度数百倍,而对于待测物体表面每个固定点而言,激光束的快速扫描形成了一个短周期热脉冲激励,通过调整激光束与热像仪之间的扫描时序关系,达到快速检测的目的。一举突破了目前国际主流闪光灯激励的两大技术难题:高能量、短脉冲热激励源和高帧频采集。
激光扫描热波成像技术与目前国际上普遍采用的闪光灯热激励系统相比具有很多优势,例如激光束可以远距离投射,适合一些无法接近或不能接近的特殊场合;激光器的热激励功率可以通过扫描速度和重复次数而任意改变;另外激光束的光强分布均匀,成像质量高。激光扫描热波成像系统与传统的闪光灯热激励系统的部分性能比较如表所示:


超声激励:
利用超声能量作为热激励源,引起材料缺陷部位的摩擦生热,或是引起缺陷界面的热弹效应或滞后效应。从而实现对缺陷部位选择性的热激励。
电磁激励:
当载有高频交流电的感应线圈靠近待测物体,由于电磁感应原理,待测物体表面附近感应出涡流,在有缺陷存在的情况下,待测物体内部的涡流分布会发生改变,产生高密度区和低密度去,根据焦耳定律,涡流进一步转化为焦耳热,在待测物体内部产生高温区域和低温区域,并通过热传导引起材料表面温度变化,这种温度变化由高分辨率红外热像仪记录存储,并通过对红外热图序列分析处理实现缺陷检测和评估。

红外图像采集技术

红外热波成像检测离不开红外热像仪的支持,对红外信息进行探测、识别和分析并加以控制。红外探测器将不可见的红外辐射转换成可测量的信号,是红外热摄像仪器的关键性部件,直接影响红外热波成像检测的灵敏度。
任何高于绝对温度零度的物体可以辐射红外线,当物体内部存在缺陷时,会使物体的热传导发生改变,导致物体表面温度场的分布发生变化。红外热像仪可以检测出被测目标表面温度分布的变化,将这种变化以红外热图序列的形式表现出来。通过对红外热图序列的处理来探测缺陷的信息。红外热像仪是通过非接触方式探测红外辐射的。
红外图像采集技术主要是采用红外热像仪,对于红外无损检测来说,红外热像仪中两个参数尤为关键:噪声等效温差、热像仪帧频。红外热像仪按照工作原理,可以分为制冷型和非制冷型;制冷型噪声等效温差小于非制冷型噪声等效温差。热像仪帧频一般为50Hz/60Hz,分辨率一般为384×288、640×480,最高分辨率已达2048×2048。

红外图像处理技术

红外热波序列图像处理技术主要为以下三种方法。
热层析技术:采用数据拟合的方式对降温阶段序列图像进行处理,并对图像序列进行重建,进而对时间变化求导得到一阶图像、二阶图像,增强图像的同时减少材料表面吸收的影响。热层析技术是定量检测的最终目标,国内外很多专家学者对此进行了大量的研究。
脉冲相位红外辐射检测技术:通过对图像序列进行离散傅里叶变换,得到振幅、相位两种图像,提高检测灵敏度和抗干扰能力。
主成分分析技术:采用矩阵奇异值分解方法,对图像序列进行数据分解,得到分别表示信号空间变化的正交本征函数和时间变化的主成分分量。

应用领域/红外无损检测 编辑


进入21世纪,红外无损检测技术的应用范围变得更加广泛,遍布工业发展的各个领域,在航空航天、机械、太阳能、风电、工业控制、交通运输、汽车制造等行业普遍采用,成为不可或缺的质量保证手段。
1)测航空/航天器铝蒙皮加强筋开裂与锈蚀,机身蜂窝结构材料、碳纤维和玻璃纤维增强多 层复合材料缺陷的       检测、损伤判别与评估。
2)火箭液体燃料发动机和固体燃料发动机的喷口绝热层附着检测。涡轮发动机和喷气发动机叶片的检测。
3)新材料(特别是新型复合结构材料) 的研究。对其从原材料到工艺制造、在役使用的整个过程中进行无损检       测和评估。
4)多层结构和复合材料结构中,脱粘、分层、开裂等损伤的检测与评估。
5)各种压力容器、承载装置表面及表面下疲劳裂纹的检测。
6)各种粘接、焊接质量检测,涂层检测,各种镀膜、夹层的探伤。
7)测量材料厚度和各种涂层、夹层的厚度。
8)表面下材料和结构特征识别。
9)运转设备的在线、在役监测。

检测材料 /红外无损检测 编辑

红外热成像无损检测技术是基于待测物体的热辐射特性,因此其适合于任何温度在绝对零度以上的材料,包括金属、非金属、复合材料。由于采用主动加热技术,理论上,只要能够使待测物体中的各类缺陷或损伤与基体材料的温度差达到了热像仪的最小分辨范围,就能检测出该缺陷或者损伤。