1 引言
无损检测是材料检测和表征的重要方法之一。目前新材料尤其是复合材料的无损检测已经应用于材料、结构件和服役检测3个方面。无损检测技术已经成为新材料研究和应用中的一项关键技术,融入新材料从研究到最终装机应用的全过程。红外热波无损检测是一项近来发展很快的无损检测技术,在美国已有了许多成功的应用。最近,在国家863计划(2003AA333090)和211工程重点学科建设等经费支持下,该技术的应用研究在我国也取得了较快的进展。
2 热波检测基本原理[1]-[3]
红外热波无损检测技术的核心是针对被检物的材质、结构和缺陷类型以及特定的检测条件,设计不同特性的热源(如:高能闪光灯、超声波、电磁、热风等)并用计算机控制进行周期、脉冲等函数形式的加热,同时采用红外热成像技术对时序热波信号进行捕捉和数据采集www.cechina.cn,采用专用软件进行实时图像信号处理和分析并最终显示检测结果(图1)。
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对于不同被检测物、检测环境和条件,需要有针对性地设计采用大功率闪光灯、超声波、激光、THz波、热风、电磁感应、电流、机械振动等方式的热激励手段,相应的机械装置和控制装置及编制控制和图像数据处理软件。
3 设备构成和技术指标[4]
EchoTherm红外探伤仪主要包括红外热像仪、热激励系统和计算机及专用软件控制、图像采集和处理系统,实物照片见图3。
3.1 红外热像仪 EchoTherm系统可选配各种热成像仪,包括FLIR公司ThermaCAM SC3000热像仪,法国Jade热像仪等。主要技术指标包括热灵敏度、空间分辨率、帧频、数字输出、接口等。ThermaCAM SC3000热像仪主要指标见表1。 3.2 热激励装置 两只脉冲宽度为2毫秒氙灯,每个闪光灯最大能量为2.4千焦。 能量可调谐,两只相同规格的大电容,每只有六个输出端口控制工程网版权所有,包括800焦一个,1600焦一个,2400焦四个。其能量输出可分为九个档位。外接220伏交流电源随时充电。 3.3 探测装置 探测装置包括热像仪、闪光灯和防光扩散遮罩控制工程网版权所有,质量大约5千克。可手持(见图4),也可以装在三脚架(见图5)、机械手等装置上(见图6)。一次探测最大尺寸为27厘米×37厘米(0.1平方米)。 PⅢ2.4G双CPU处理器,1G内存,17寸液晶显示器,DVD刻录光驱,1.44软驱。Windows XP系统,专用软件。专用软件可以完成对数据的处理和图像的再现,能够对图像进行伪彩色处理、微分处理、滤波处理、可调节图像对比度。能够保存多种文件格式的文件,包括数据包文件、动态AVI影片和静态BMP图片等。 3.5 其他 10米同轴电缆连接探测装置与主体装置(能源提供装置及计算机);主体装置带有四个橡胶轮CONTROL ENGINEERING China版权所有,可在现场移动。系统主体装置为52.9厘米×52.9厘米×108.6厘米,总质量约230千克。 4 技术特点 热波检测具有如下技术特点: ――速度快:每个测量一般只需几十秒钟。 ――观测面积大:根据被测对象和光学系统,一次测量可覆盖0.1平方米。对大型检测对象还可对结果进行自动拼图处理。 ――直观:测量结果用图像显示、直观易懂。 ――定量:可以直接测量到深度、厚度,并能作表面下的识别。 ――单向、非接触:加热和探测在被检试件同侧www.cechina.cn,且通常情况下不污染也不需接触试件。 ――设备可移动、探头轻便:十分适合外场、现场应用和在线、在役检测。
3.4 计算机及软件
――适用面广:可用于所有金属和非金属材料。