复合加载技术在红外热波无损检测中的应用

论文摘要

红外热波无损检测是一种基于热波理论的无损检测方法。它不同于传统的红外热成像仅被动的观测物体表面温场分布,而是用各种可控热源,如:高能闪光灯、超声波、电磁、热风等,对被测物体施加主动的热激励,从而使材料表面下的物理特性以某种方式在材料表面的温场变化上反映出来。该种检测方法具有实时、快速、无接触等特点,可作为对现有无损检测技术的补充和替代。在采用高能闪光作为热激励源的情况下,常会遇到一些表面可见光强反射材料(如大部分金属),以及一些表面低红外发射率材料,这时检测前必须进行表面处理来提高被测物体表面的可见光吸收率及红外发射率。但部分试件内部的缺陷如微开裂、微脱粘等信息在常温常压下被检测的效果不明显或者缺陷的信息提取不出来,这就限制了红外热波无损检测技术在这方面的应用。因此,有必要寻找一种对弱粘接检测的有效方法。本课题涉及的复合加载,即:真空状态下与闪光灯热激励复合方式检测并提取材料内部的缺陷,其基本原理是使被检测试件的一面处于真空压强下,而另一面处于常压下,被检测物内部的微开裂或者微脱粘由于压力差的存在而发生一定程度的膨胀,这种膨胀会导致热传播属性的改变而被热像仪所接受,用计算机进行时序热波信号的采集和数据的处理即可提取缺陷的相关信息,将复合加载提取的信息与常压下的检测结果进行对比研究,并利用Matlab软件或VC程序对实验结果进行增强处理,消除三维热扩散引起的边缘模糊问题,从而使试验结果得到优化。本项研究还包括,第一,设计了独立于检测系统的抽真空装置,在现有红外热波无损检测系统的基础上,对闪光灯遮罩进行了改进,进行了必要的密闭性处理。第二,设计了试件并在试件内部设计了类型、大小、热传导率各不相同的五种缺陷类型。第三,对设计试件进行实验,分析得到复合加载检测对缺陷类型及缺陷尺寸检测的初步结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 红外热波无损检测技术概述
• 1.1.1 红外热波无损检测技术的发展
• 1.1.2 红外热波无损检测技术的技术特点和主要应用
• 1.2 五大常规无损检测技术与红外热波无损检测技术的比较
• 1.3 本人需要完成的课题内容及意义
• 第二章 红外热波无损检测理论
• 2.1 热波理论
• 2.2 红外成像理论
• 2.3 脉冲激励红外热波检测系统及系统工作原理
• 2.3.1 脉冲激励红外热波检测系统
• 2.3.2 系统工作原理
• 2.4 其它常用热激励方式简介
• 2.4.1 超声激励红外成像
• 2.4.2 超声锁相激励红外成像
• 2.4.3 锁相激励红外成像
• 2.4.4 激光激励红外成像
• 第三章 红外热波检测中复合加载方法研究
• 3.1 复合加载的目的及方法
• 3.1.1 复合加载的目的
• 3.1.2 复合加载的方法
• 3.2 复合加载装置的设计与制作
• 第四章 复合加载方法应用实例
• 4.1 实验试件的设计
• 4.1.1 试件材料的设定
• 4.1.2 预埋缺陷的设定
• 4.2 实验研究
• 4.2.1 常规无损检测方法存在的检测难题
• 4.2.2 实验方案及步骤
• 4.2.3 数据的分析及处理
• 4.2.4 实验结果分析
• 第五章 总结
• 参考文献
• 硕士期间参与科研和发表的论文
• 致谢