红外热波成像技术在复合材料无损检测中的应用

复合材料的缺陷检测至关重要,介绍了红外热波成像技术的原理特点,重点论述了脉冲红外热波成像技术和锁相红外热波成像技术,采用上述两种技术对多种复合材料进行了检测。试验结果表明:脉冲红外热波成像技术和锁相红外热波成像技术能对多种复合材料的缺陷进行检测。

线性调频激励的红外热波成像检测技术

线性调频激励的红外热波成像检测技术是一种基于线性调制热波信号处理的主动式红外热成像技术,能够弥补传统红外锁相热像检测的单一调制热波只能探测相应扩散深度缺陷的不足,可准确检测不同深度范围内的缺陷形状及尺寸。阐述了线性调频红外热波成像检测技术的原理、分析方法和实验。采用有限元方法对线性调频啁啾(Chirp)规律变化热流在构件中的传递过程进行了分析。利用相关算法计算了表面温度(热波)信号的相关峰值及其对应的时间,形成了表面温度相关峰值图像与峰值时间图像。利用Chirp规律调制卤素光源作为热激励源对金属平底孔试件进行激励加载,通过Jade MWIR 550焦平面红外热像仪进行图像序列采集。分别利用时域相关处理与频域FFT扫描得到了表面温度(热波)信号的相关峰值及对应时间图像和不同频率下的相位图像。试验结果表明,在给定激励条件下,相关峰值图像和频域相位图像能够可靠地确定不同深度缺陷的几何特征。

CFRP复合材料层板缺陷的红外热波成像检测方法

针对CFRP复合材料层板缺陷无损检测与评价的红外热波成像检测方法、热波信号处理、缺陷判定和识别及红外热波成像检测POD分析等进行了系统介绍,分析了各种红外热波成像检测方法的应用与优势、适用性及局限性等,重点介绍了红外热波成像方法应用于CFRP复合材料层板缺陷检测的应用实例,并进一步阐述了复合材料缺陷红外热波成像无损检测的发展。

激光扫描红外热波成像的温度场分析

针对激光扫描红外热波成像无损检测技术,重点介绍了其理论基础、检测原理、温度-时间曲线;建立了激光扫描热传导模型,运用傅里叶变换法求出了激光扫描无限厚样品表面温度场分布,并采用镜像热源法得到了激光扫描有限厚样品表面的温度场分布。在此基础上得出,根据材料热导率的不同,当激光的扫描速度达到合适的范围时,样品表面温度-时间曲线基本服从脉冲热激励的一维热传导模型,为激光扫描热波成像技术的发展提供了理论基础。

激光扫描红外热波成像在膜厚测量中的应用

随着涂层及薄膜材料的广泛应用,工业界对膜厚的测量与质量控制提出了更高的要求,膜层厚度测试变得尤为重要。针对目前检测方法的不足,介绍了一种激光扫描红外热波测量膜厚的方法。采用"温度波线行波法"分析,使长时间激光扫描样品表面温度场函数简化。基于此,得出激光扫描样品表面的温度时间曲线可以转化为相对应的温度空间曲线与扫描速度的乘积,从而可以把样品表面的温度时间曲线转化为样品表面的温度空间曲线。通过温度空间曲线与理论公式曲线进行拟合,即可测量出膜层的厚度,最后通过自主研发的激光扫描红外热波成像设备对50~350μm膜层厚度进行了测量,重复性好且测量精度在5%以内。

激光扫描红外热波成像的双层结构温度场

为能准确描述激光扫描红外热波成像中样品表面的温度场特性,建立了高斯分布线型激光扫描热传导模型,导出了高斯分布线型激光扫描无限厚样品表面温度场表达式,得出当激光扫描速度达到合适的范围时,无限厚样品表面温度场基本符合一维热传导模型的结论;采用镜像热源法得到了激光扫描有限厚样品表面温度场表达式。根据热波反射与透射定律得出激光扫描双层结构的温度场数学模型,通过数值计算分析了不同缺陷深度和不同缺陷类型的样品表面温度场,为激光扫描热波成像技术判断缺陷深度和缺陷类型提供了理论基础。

基于超声红外热波成像的桥梁结构损伤识别方法

基于超声红外热波成像技术,对桥梁结构损伤识别方法开展研究。以配置桥梁全结构序列数据信息表为基础,构建超声红外热波成像数学模型;基于有限元修正计算,实现桥梁结构损伤识别。试验以实际运行中的某大跨度大桥为测试对象,分别选择两种现有方法与所研究方法进行对比,两组现有方法的识别结果与实际数据有出入,而所研究的方法可在0.1 s内完成对损伤次数的识别,且损伤长度的识别结果与实际数据一致,这种方法能提高识别的准确程度,具有良好的应用效果。

2D C/SiC复合材料氧化损伤的红外热波成像检测

采用红外热波成像技术分别对二维叠层C/SiC(2D C/SiC)复合材料的无SiC涂层盲孔试样和有SiC涂层的三点弯曲强度试样的氧化损伤进行无损检测。分析了材料氧化损伤与热辐射强度信号之间的关系,以及热扩散系数与材料密度、抗弯强度之间的关系,探索了采用红外热波成像检测和评价2D C/SiC氧化损伤的可行性。检测结果表明:红外热波成像可以直观地反映2D C/SiC复合材料的氧化损伤。2D C/SiC氧化后的密度随热扩散系数的减小呈对数降低,其抗弯强度随热扩散系数的减小呈抛物线降低。由此得出,热扩散系数可以作为衡量陶瓷基复合材料的氧化损伤程度的依据,红外热波成像是一种无损检测陶瓷基复合材料氧化损伤的有效方法。

纤维增强复合材料中缺陷的红外热波成像无损检测技术

介绍了红外热波成像技术在纤维增强复合材料缺陷检测方面的应用实例,并将红外热波成像技术与传统的无损检测技术进行了比较。结果表明,红外热波成像是一种能够快速、直观、有效、准确地检测出纤维增强复合材料中分层、脱粘、气孔等典型缺陷的无损检测技术。

基于锁相红外热成像技术的电力设备防护涂层质量检测

为解决输变电设备外绝缘表面防护涂层质量检测难题,基于锁相红外热成像技术,自主研制了一款锁相红外热成像设备并进行检测试验。研制的系统采用LED(发光二极管)作为热激励源,具有启动时间短、寿命长、加热更均匀等优点。经试验验证,该锁相红外热成像系统可检测出防护涂层内部异物、防护涂层不均匀等问题,同时可以实现防护涂层厚度的测量,有望为防护涂层质量检测提供一种新方法。

激光扫描红外热波成像技术在无损检测中的应用

由于红外热像仪的发展,激光扫描红外热波成像技术逐渐得以推广与应用。就其使用范围来讲,首先是在欧美等发达国家得到广泛应用;就其使用行业来讲,主要应用于航空航天与国防军工等领域。近些年来,我国一些科研机构对红外无损检测技术进行了研究,但是由于实际应用方面的差距,导致其研究成果没有达到预期的目标。本文简述了激光扫描红外热波成像技术的概念与分类,对其使用领域进行了探究,列举了红外无损检测的应用实例,旨在更深入地认识该技术,并且希望将其更合理地应用在无损检测当中,以供参考。

装甲车体非均匀焊接的红外检测

为降低装甲车体材料焊接缺陷,以2198-T8铝锂合金棒材为试验材料,用超声波红外图像检测系统对其进行红外图像检测,分析疲劳试验中的升温特性,以及电压、预紧力、功率对温度的影响。结果表明:被测点与中心断裂点越近,温度变化越明显,升温幅度越大;施加应力较小时,升温慢且幅度小;当电压较大时,最高点温度上升,焊接裂纹越明显;预紧力较小,温度上升较小,预紧力为150~200 N时,焊接裂纹最明显,预紧力加大时,检测效果下降;功率较高时温度变化较大,焊接裂纹清晰,更适用于焊接裂纹检测。

碳纤维蜂窝结构的锁相红外自动化检测系统研制

碳纤维蜂窝结构广泛应用于航空航天领域,为确保碳纤维蜂窝结构在服役过程中的安全性,提高碳纤维蜂窝材料检测效率,设计开发了一套锁相红外自动化检测系统。该系统采用锁相红外无损检测技术,配置非制冷红外热像仪,热激励源采用LED(发光二极管)阵列方式,能实现LED高能量均匀加载与长时间连续工作。系统可完成对碳纤维蜂窝材料的自动检测,定位精度为0.1mm,单次检测面积为400mm×300mm(长×宽);采用14×7=98个子工程可最大支持尺寸为3 500mm×2 500mm的大型基板检测,并可实现对检测结果的98幅图像无缝拼接,提高检测效率。