红外无损检测技术
随着科学技术的不断进步,各种无损检测技术也日趋完善,已成为保证产品质量和安全生产的必不可少的手段。其中有代表性的无损检测技术有射线检测(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)和电磁检测(ET)等。这些方法各有所长,也各有其局限性。尽管目前存在着以上已基本趋于成熟的五大标准检测技术,但红外无损检测技术仍以其独特的优点得到了人们的广泛重视。
红外热成像无损检测技术是一门新兴的学科。它因具有快速、无损、非接触、无需耦合、快速实时、大面积、远距离检测等优点而得到迅速发展。红外热成像无损检测作为一种非接触的检测手段,已广泛应用于航空、航天、机械、医疗、石化、电力等领域。随着计算机数字信号处理技术的发展以及红外无损检测新技术的出现,红外无损检测在无损检测领域中越来越显示出其重要性。在许多领域,红外热像仪已成为必备的常规监测仪器。
无损检测是建立在现代科学技术基础上的一门应用型技术学科,它以不损坏被检测物体内部结构为前提,应用物理的方法,检测物体内部或表面的物理性能、状态特性以及内部结构,检查物质内部是否存在不连续性(即缺陷),从而判断被检测物是否合格,进而评价其适用性。无损检测学科涉及到物理科学中的光学、电磁学、声学、原子物理学以及计算机、数据通讯等学科,在冶金、机械、石油、化工、航空、航天等领域有广泛的应用。当前,无损检测技术的重要性在全世界已经得到了公认。无损检测对于改进生产过程中的产品质量,保证材料、零件和产品的可靠性以及提高生产效率、降低生产成本等都起到了重大作用。
红外无损检测的原理是基于物体的热辐射特性,扫描记录或观察试件表面,由于缺陷和材料不同的热特性引起的温度变化。通过表面温度场分布就可获取工件的缺陷信息。因此,又被称为热无损检测,其检测过程与被检物体的热扩散过程紧密相关。当热量加在试件表面时,热流注人试件并在其内部扩散。如果工件内部有缺陷存在时,热流就被缺陷阻挡,经过一定时间,就会在缺陷附近发生热量堆积,引起工件表面温度梯度的变化,表现为温度异常。用红外测温仪器扫描试件表面,测量试件表面的温度分布情况,检测到温度异常点时,就可以断定该点表面或内部存在缺陷。
红外无损检测技术按其检测方式可分为两大类:被动式检测和主动式检测。主动式检测是在人工加热工件的同时或在加热后,经一段时间的延迟再扫描记录被观察试件表面的温度分布。被动式检测是利用工件自身与周围环境的温差,在被检测试件与周围环境热交换的过程中确定工件内部是否有缺陷存在。被动式检测多用于运行中的设备、工件或工作中的电子元器件的检测。
与其它无损检测方法相比,红外无损检测技术有以下特点:(1)能实现非接触测量,检测距离可近可远;(2)精度比较高;(3)空间分辨率较高;(4)反应快;(5)检测时操作简单、安全可靠,易于实现自动化和实时观察;(6)采用周期性热源加热时,加热频率不同可探测不同深度的缺陷。当频率高时,有利于探测表面微裂纹。频率低时,可探测较深缺陷,但灵敏度降低;(7)采用热像仪检测能显示缺陷的大小、形状和缺陷深度。
无损检测技术近年来得到了越来越多的重视和应用,而红外热成像技术由于其具有的一些独特的优点,可以补充传统的无损检测技术的不足,在许多领域得到了广泛的应用。本文介绍了红外热成像技术的工作原理、红外热像仪的构成以及红外热成像技术在无损检测中的应用,并给出了一个用红外热成像技术进行无损检测的例子。结果表明红外热成像技术可以有效实现对设备的温度监测和分析,提供了一种很有发展前途的无损检测手段。
本文摘自《红外热成像技术在无损检测中的应用》