Термографический контроль относится к неразрушающему контролю (NDT) деталей, материалов или систем посредством визуализации температурных полей, градиентов и / или структур («термограмм») на поверхности объекта. Он отличается от медицинской термографии исследуемыми объектами: термографическое обследование обычно исследует неодушевленные предметы, в то время как медицинская термография обычно исследует живые организмы. Обычно термографический контроль выполняется с помощью инфракрасного датчика ( термографической камеры ).
Терминология
Термография относится к визуализации термограмм и охватывает все методы термографического контроля независимо от используемой техники. Например, термочувствительное покрытие, нанесенное на поверхность для измерения ее температурных полей, представляет собой контактный метод термографического контроля, основанный на теплопроводности, и инфракрасный датчик не используется.
Инфракрасная термография, в частности, относится к ненавязчивому, бесконтактному отображению термограмм на поверхности объектов с помощью детектора, чувствительного к инфракрасному излучению. [1]
Существует множество других широко используемых терминов, относящихся к инфракрасной термографии; выбор конкретного термина (терминов) зависит от биографии и предпочтений автора. Например, видеотермография и тепловидение привлекают внимание к получению временной последовательности изображений, которые могут отображаться в виде фильма. Эхо-импульсная термография и тепловизионная визуализация [2] [3] [4] [5] используются, чтобы подчеркнуть волновую природу тепла. Импульсная видеотермография, [6] [7] переходная термография, [8] [9] [10] и импульсная термография используются, когда образец стимулируется с помощью короткого энергетического импульса. [11]
Характеристики
По сравнению с другими классическими методами неразрушающего контроля , такими как ультразвуковой или радиографический контроль , термографический контроль является безопасным, ненавязчивым и обычно бесконтактным, что позволяет обнаруживать относительно мелкие подповерхностные дефекты (глубиной несколько миллиметров) под большими поверхностями (обычно занимающими площадь 30 на 30 см (12 на 12 дюймов) сразу, хотя возможен осмотр более крупных поверхностей) и быстро (от доли секунды до нескольких минут в зависимости от конфигурации).
Методы
Кроме того, существует два взаимоисключающих подхода к термографическому контролю:
- пассивный , при котором интересующие элементы, естественно, имеют более высокую или более низкую температуру, чем фон, и в проверяемую систему не вводится энергия. Например, наблюдение за людьми на месте происшествия с помощью тепловизора.
- активный , в котором требуется источник энергии для создания теплового контраста между интересующим элементом и фоном. Например, внутренние дефекты в детали самолета могут быть идентифицированы путем возбуждения детали ультразвуковой энергией; дефект реагирует на ультразвуковую энергию посредством нагрева трением, который затем может быть обнаружен с помощью тепловизионной камеры.
Пассивные техники
Обычно пассивные методы отображают информацию с инфракрасного датчика на мониторе; эти изображения можно визуализировать в черно-белом или ложном цвете. Пассивные методы позволяют определять разницу температур на 0,01 ° C выше или ниже температуры окружающей среды.
Активные техники
Активные методы могут быть дополнительно подразделены в зависимости от типа передаваемой энергии (обычно оптической или акустической), от того, прикладывается ли энергия извне или внутри, и режима возбуждения.
Для создания теплового контраста между дефектными и исправными зонами можно использовать самые разные источники энергии, которые можно разделить на внешние, если энергия доставляется к поверхности и затем распространяется через материал, пока не встретит дефект; или внутренний, если энергия вводится в образец, чтобы стимулировать исключительно дефекты. Обычно внешнее возбуждение осуществляется с помощью оптических устройств, таких как фотографические вспышки (для импульсной стимуляции тепловым излучением) или галогенные лампы (для периодического нагрева), тогда как внутреннее возбуждение может быть достигнуто с помощью механических колебаний с помощью звукового или ультразвукового преобразователя [12] для как импульсная, так и амплитудно-модулированная стимуляция. [13]
Как показано на рисунке, существует три классических активных термографических метода, основанных на этих двух режимах возбуждения: синхронная (или модулированная) термография и импульсная термография, которые представляют собой оптические методы, применяемые извне; и вибротермография [14], в которой используются ультразвуковые волны (амплитудно-модулированные или импульсные) для возбуждения внутренних органов. В вибротермографии внешний источник механической энергии вызывает разницу температур между дефектными и исправными участками объекта. В этом случае разница температур является основным фактором, вызывающим излучение широкого электромагнитного спектра инфракрасного излучения, невидимого человеческому глазу. Затем места дефектов могут быть обнаружены инфракрасными камерами в процессе картирования распределения температуры на поверхности объекта. [14]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Мальдагский XPV; Джонс Т.С.; Kaplan H .; Marinetti S .; Пристай М. (2001). «2: Основы инфракрасного и теплового контроля, часть 1. Принципы инфракрасного и теплового контроля». В X. Maldague (техническая ред.); П.О. Мур (ред.). Справочник по неразрушающему контролю . 3, Инфракрасное и тепловое тестирование (Третье изд.). Колумбус, Огайо: Американское общество неразрушающего контроля. ISBN 1-57117-044-8.
- ^ Фавро, ЛД; Хан, X. (1998). «Термоволновая характеристика материалов и тепловизионная визуализация». В Бирнбауме, G .; Олд, BA (ред.). Датчики для определения характеристик материалов, обработки и производства, ASNT TONES . 1 . Американское общество неразрушающего контроля. С. 399–415. ISBN 978-1571170675.
- ^ Хан, X .; Фавро, ЛД; Куо, ПК; Томас, Р.Л. (1996). "Ранняя импульсно-эхо-тепловизионная визуализация". В Томпсоне, DO; Chimenti, DE (ред.). Обзор прогресса в количественной неразрушающей оценке . Бостон, Массачусетс: Спрингер. С. 15: 519–524. DOI : 10.1007 / 978-1-4613-0383-1_66 . ISBN 978-1-4613-0383-1. альтернативная ссылка в формате PDF
- ^ Фавро, ЛД; Хан, X .; Wang, Y .; Куо, ПК; Томас, Р.Л. (1995). «Импульсно-эхо тепловидение». В Томпсоне, DO; Chimenti, DE (ред.). Обзор прогресса в количественной неразрушающей оценке . Бостон, Массачусетс: Спрингер. С. 14: 425–429. DOI : 10.1007 / 978-1-4615-1987-4_50 . ISBN 978-1-4615-1987-4. альтернативная ссылка в формате PDF
- ^ Фавро, Лоуренс Д .; Хан, Сяоянь; Куо, Пао-Куанг; Томас, Роберт Л. (28 марта 1995 г.). Визуализация поведения отраженных импульсов тепловых волн в раннем времени . Thermosense XVII: Симпозиум SPIE 1995 г. по оригинальному / аэрокосмическому зондированию и фотонике двойного назначения. 2473 . Орландо, Флорида: Общество инженеров по фотооптическому приборостроению (SPIE). С. 162–166. DOI : 10.1117 / 12.204850 .
- ^ Милн Дж. М.; Рейнольдс WN (20 марта 1985 г.). Неразрушающая оценка композитов и других материалов с помощью термоимпульсной видеотермографии . Thermosense VII: тепловое инфракрасное зондирование для диагностики и контроля. 520 . Кембридж, США: Общество инженеров по фотооптическому приборостроению (SPIE). С. 119–122. DOI : 10.1117 / 12.946141 .
- ^ Рейнольдс, WN (1986). «Термографические методы применительно к промышленным материалам». Канадский журнал физики . Канадское научное издательство. 64 (9): 1150–1154. DOI : 10.1139 / p86-200 . ISSN 0008-4204 .
- ^ Миндаль, DP; Лау, СК (1994). «Определение размеров дефектов методом нестационарной термографии. I. Аналитическая обработка». Журнал физики D: Прикладная физика . 27 (5): 1063–1069. DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 27/5/027 . ISSN 0022-3727 .
- ^ Миндаль, DP; Лау, СК (1993-06-21). «Краевые эффекты и метод определения размеров дефектов для нестационарной термографии». Письма по прикладной физике . Издательство AIP. 62 (25): 3369–3371. DOI : 10.1063 / 1.109074 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Сэйнти, МБ; Миндаль, ДП (декабрь 1995 г.). «Определение размеров дефектов методом нестационарной термографии. II. Численное моделирование». Журнал физики D: Прикладная физика . 28 (12): 2539–2546. DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 28/12/023 . ISSN 0022-3727 .
- ^ Паркер, WJ; Jenkins, RJ; Батлер, CP; Abbott, GL (1 сентября 1961 г.). «Флэш-метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679–1684. DOI : 10.1063 / 1.1728417 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Реншоу, Джереми Блейк; Чен, Джон С .; Голландия, Стивен Д .; Томпсон, Р. Брюс (декабрь 2011 г.). «Источники тепловыделения в вибротермографии» . NDT&E International . Центр публикаций по неразрушающей оценке. 44 (8): 736–739. DOI : 10.1016 / j.ndteint.2011.07.012 .
- ^ Ирана, Егор. "Клипсовые тепловизоры" . Дата обращения 6 ноября 2019 .
- ^ а б Парваси, Сейед Мохаммад; Сюй, Чанхан; Конг, Цинчжао; Song, Gangbing (3 апреля 2016 г.). «Обнаружение множественных тонких поверхностных трещин с помощью вибротермографии с маломощным ультразвуковым приводом на основе пьезокерамики - численное исследование с экспериментальной проверкой». Умные материалы и конструкции . 25 (5): 055042. DOI : 10,1088 / 0964-1726 / 25/5/055042 . ISSN 0964-1726 .
Внешние ссылки
- Кафедра Канадских исследований в области многополярного инфракрасного зрения - MiViM
- Активная термография и неразрушающий ИК-контроль, Университет Западной Богемии, Центр исследований новых технологий, кафедра Термомеханика технологических процессов