means of non- destructive testing .
Keywords: Infrared thermal imaging technique; Non- destructive testing ( NDT )
0 引言
表面面元的平均发射率, T 为 待测物 体表面面 元的温
随着科学技术的不断进步, 各种无损检测技术也 度, S 为物体表面总辐射度。
图 1 一例红外 无损检测的图像及结果分析
3 结论 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。 参考文献
infrared thermal imaging technique in non- destructive testing ( NDT) were introduced. A practical example was also given. The result shows
that infrared thermal imaging technique can effectively perform the monitoring and analysis of equipment, and it supplies a very promising
无损检测 ( Nondestructive Test, NDT) 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[ 3] 。
收稿时间: 2003- 06- 02
往复式单螺杆混炼挤出机问世
江苏江 阴新 达塑 机有 限公 司研 制出 一 种 SJW 往 安装三排可调整、更换的提合销钉卡适合不同的工艺
复式单螺杆混炼挤生机。该机填补了国内空白。 该机可对物料进行剪切、取向、切割、折叠、拉
要求, 带孔的销钉可装传感器, 螺杆芯轴内可加热或 冷却。它可在阻烯料、电缆料、热敏性塑料热固性复
关键词: 红外热成像技术; 无损检测 中图分类号: TP391176 文献标识码: A
文章编号: 1001- 3881 ( 2004) 2- 110- 2
Application of Infrared Thermal Imaging Technique in Non- destructive Testing
# 110 #
5 机床与液压6 20041No12
红外热成像技术在无损检测中的应用
郭天太
( 宁波大学, 浙江宁波 315211)
摘要: 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 有效地实现 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。
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
图 1 为一例用红外热像仪进行无损检测的图像及 结果分析。检测仪器为广州飒特电力红外技术有限公
司的 工 业 检 测 型 非 制 冷 焦 平 面 红 外 热 像 仪 SAT HY6800。它 体 积小、 操作 简 便、功 能强 大, 集合 了 先进的探测器技术、红外图像处理技术以及计算机技
术, 是当今世界具有领先水平的便携式工业检测型红 外热像仪之一。SAT- HY6800 为用户提供了强大的分 析处理功能, 内置的中英文菜单可以方便地对所得热 像进行各种分析, 如自动高低温捕捉、高温报警、多 点测温、直线分析、区域分析、等温分析等功能, 在 设备的 使 用 现 场即 可 得 到 准 确 的分 析 结 果。SAT HY6800 还可根据被 分析 目标 的温 度范 围, 分别 设置 高、低温伪彩颜色, 从而滤去背景, 使被测目标能直 观地显示。
= 1> 戴 煜, 万 方 1 工业 炉管温度的红外成 像测试方法 1 南京化工大学学报, 1999, 21 ( 6) : 44~ 48
= 2> 蔡 毅, 汤锦亚 1 对红 外热成像技术发展 的几点看法 1 红外技术, 2000, 22 ( 2) : 2~ 6
= 3> 曾祥照 1 无损检测文化概论 1 无损探伤, 2002 ( 2) : 34 ~ 37, 31
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。
红外热像 仪的 测 温原 理以 斯蒂 芬 - 波 尔 兹曼 定 律为依据, 即:
S = ERT4 式中 R 为斯蒂芬- 波尔兹曼 常数, E为待 测物体
温度场、温度分 辨率高 ( 可达 0101) 、可 采用 多种显 示方式、可进行数据存储和计算机处理等。但红外热
像仪也有一些不足之处。如在室温下工作, 热像仪的 响应速度较慢, 灵敏度较低。如果在低温下工作, 又 需要较复杂的制冷装置。同时, 热像仪结构复杂, 价 格昂贵, 不易推广应用。 2 红外测温成像技术在无损检测中的应用
( PT) 和电 磁检测 ( ET) 等。 这些方法 各有 所长, 也 学系统的作用是将景物 发射的红 外线汇 聚在 焦面上,
各有其局限性。尽管目前存在着以上已基本趋于成熟 扫描器既要实现光学系统大视场与探测器小视场的匹
的五大标准检测技术, 但红外无损检测技术仍以其独 配, 又要按显示制式的要求进行扫描, 探测器将红外
= 4> 丁克勤 1 红外无损 检测技 术研究 现状与 发展趋 势 1 中 国锅炉压力容器安全, 2000, 16 ( 6) : 47~ 48, 51 作者简介: 郭天太, 男, 1968 年 生, 宁波 大学工 学院
讲师, 研 究 方 向 为 虚 拟 现 实、 无 损 检 测。 电 话: 057487600601。E- mail: wangyt2002@ sohu1com
5 机床与液压6 20041No12
# 111 #
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[ 4] 。
特的优点得到了人们的广泛重视。
光变成电信号, 电子学将信号进行处理 ( 进行信号的
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
电乎提 升和 校 正等 ) , 显示 器 将电 信号 变为 可 见光。 当探测器将红外光变成电信号后, 完全利用在电视技 术中已经发展得很成熟的电子学和显示器, 进行信号 处理和显示[ 2] 。
红外热像仪具有以下优点: 非接触、快速、能对 运动目标和微小目标测温、能直观地显示物体表面的
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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
日趋完善, 已成为保证产品质量和安全生产的必不可
红外热成像技术的核心设备是红外热仪。热成像
少的手段。其中有代表性的无损检测技术有射线检测 整机部件包括五大部分: 光学系统 ( 某些情况下还有
( RT) 、超声检测 ( UT) 、 磁粉 检测 ( MT) 、 渗透 检测 窗口) , 扫描器, 探 测器 组件, 电 子学 和显 示器。光
伸、再取向, 达 到高 效 的 分散 混 合 效果。 它 的特 点 合材料的连续化生产中等得到广泛应用。