Термографический контроль

Термографический контроль относится к неразрушающему контролю (NDT) деталей, материалов или систем посредством визуализации температурных полей, градиентов и/или узоров («термограмм») на поверхности объекта. ее отличают От медицинской термографии объекты исследования: при термографическом обследовании обычно исследуются неодушевленные предметы, а при медицинской термографии обычно исследуются живые организмы. Обычно термографический контроль выполняется с использованием инфракрасного датчика ( термографической камеры ).

Терминология

Термография относится к визуализации термограмм и охватывает все методы термографического контроля независимо от используемого метода. Например, термочувствительное покрытие, наносимое на поверхность для измерения ее температурных полей, представляет собой контактный метод термографического контроля, основанный на теплопроводности, без использования инфракрасного датчика.

Инфракрасная термография представляет собой неинтрузивное бесконтактное картирование термограмм на поверхности объектов с использованием детектора, чувствительного к инфракрасному излучению. ^{[ 1 ]}

Есть много других широко используемых терминов, все они относятся к инфракрасной термографии; принятие конкретного термина(ов) 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 тепловолновая визуализация ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} приняты, чтобы подчеркнуть волновую природу тепла. Импульсная видеотермография, ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} транзиторная термография, ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} и флэш-термография используются, когда образец стимулируется коротким энергетическим импульсом. ^{[ 11 ]}

Характеристики

По сравнению с другими классическими методами неразрушающего контроля, такими как ультразвуковой или радиографический контроль , термографический контроль является безопасным, неинтрузивным и обычно бесконтактным, позволяя обнаруживать относительно мелкие подповерхностные дефекты (глубиной несколько миллиметров) под большими поверхностями (обычно охватывающими площадь в 30 мм). на 30 см (12 на 12 дюймов) сразу (хотя возможен осмотр и более крупных поверхностей) и быстро (от долей секунды до нескольких минут в зависимости от конфигурации).

Техники

Кроме того, в термографическом контроле существуют два взаимоисключающих подхода:

пассивный , при котором интересующие особенности естественным образом имеют более высокую или более низкую температуру, чем фон, и в проверяемую систему не поступает энергия. Например, наблюдение за людьми на месте происшествия с помощью тепловизионной камеры.
active , в котором источник энергии необходим для создания теплового контраста между интересующим объектом и фоном. Например, внутренние дефекты в детали самолета можно выявить путем возбуждения детали ультразвуковой энергией; Дефект реагирует на ультразвуковую энергию посредством фрикционного нагрева, который затем можно обнаружить с помощью тепловизионной камеры.

Пассивные техники

Обычно пассивные методы отображают информацию с инфракрасного датчика на мониторе; эти изображения можно визуализировать в черно-белом или в искусственных цветах. Пассивные методы способны обнаруживать разницу температур всего на 0,01 °C выше или ниже температуры окружающей среды.

Активные техники

Активные методы можно подразделить в зависимости от типа передаваемой энергии (обычно оптическая или акустическая), от того, прикладывается ли энергия извне или внутри, а также способа возбуждения.

Для создания теплового контраста между дефектными и исправными зонами, который можно разделить на внешние, можно использовать самые разнообразные источники энергии, если энергия доставляется к поверхности, а затем распространяется через материал до тех пор, пока не встретит дефект; или внутренний, если энергия вводится в образец с целью стимуляции исключительно дефектов. Обычно внешнее возбуждение осуществляется с помощью оптических устройств, таких как фотовспышки (для теплоимпульсной стимуляции) или галогенные лампы (для периодического нагрева), тогда как внутреннее возбуждение может быть достигнуто посредством механических колебаний, с помощью звукового или ультразвукового преобразователя. ^{[ 12 ]} как для пакетной, так и для амплитудно-модулированной стимуляции. ^{[ 13 ]}

Как показано на рисунке, существует три классических метода активной термографии, основанных на этих двух режимах возбуждения: синхронная (или модулированная) термография и импульсная термография, которые представляют собой оптические методы, применяемые снаружи; и вибротермография, ^{[ 14 ]} который использует ультразвуковые волны (амплитудно-модулированные или импульсные) для возбуждения внутренних элементов. При вибротермографии внешний источник механической энергии вызывает разницу температур между дефектными и исправными участками объекта. В данном случае разница температур является основным фактором, вызывающим излучение широкого электромагнитного спектра инфракрасного излучения, невидимого для человеческого глаза. Затем места дефектов могут быть обнаружены с помощью инфракрасных камер посредством картирования распределения температуры на поверхности объекта. ^{[ 14 ]}

См. также

Ссылки

^ Мальдаг XPV; Джонс Т.С.; Каплан Х.; Маринетти С.; Пристай М. (2001). «2: Основы инфракрасных и тепловых испытаний. Часть 1. Принципы инфракрасных и тепловых испытаний». В X. Мальдаг (технический); П.О. Мур (ред.). Справочник по неразрушающему контролю . Том. 3, Инфракрасные и тепловые испытания (3-е изд.). Колумбус, Огайо: Американское общество неразрушающего контроля. ISBN 1-57117-044-8 .
^ Фавро, Л.Д.; Хан, X. (1998). «Характеристика термоволновых материалов и тепловолновая визуализация». В Бирнбауме, Г.; Олд, бакалавр наук (ред.). Датчики для определения характеристик, обработки и производства материалов, ASNT TONES . Том. 1. Американское общество неразрушающего контроля. стр. 399–415. ISBN 978-1571170675 .
^ Хан, X.; Фавро, Л.Д.; Куо, ПК; Томас, Р.Л. (1996). «Ранняя импульсно-эхо-термоволновая визуализация» . В Томпсоне, DO; Чименти, Делавэр (ред.). Обзор прогресса в области количественного неразрушающего контроля . Том. 15. Бостон, Массачусетс: Спрингер. стр. 519–524. дои : 10.1007/978-1-4613-0383-1_66 . ISBN 978-1-4613-0383-1 . Проверено 10 ноября 2022 г.
^ Фавро, Л.Д.; Хан, X.; Ван, Ю.; Куо, ПК; Томас, Р.Л. (1995). «Импульсно-эхо-тепловолновая визуализация». В Томпсоне, DO; Чименти, Делавэр (ред.). Обзор прогресса в области количественного неразрушающего контроля . Бостон, Массачусетс: Спрингер. стр. 14: 425–429. CiteSeerX 10.1.1.1028.3194 . дои : 10.1007/978-1-4615-1987-4_50 . ISBN 978-1-4615-1987-4 .
^ Фавро, Лоуренс Д.; Хан, Сяоянь; Куо, Пао-Куанг; Томас, Роберт Л. (28 марта 1995 г.). Изображение раннего поведения отраженных импульсов тепловых волн . Thermosense XVII: Симпозиум SPIE 1995 года по оригинальному оборудованию/аэрокосмическому зондированию и фотонике двойного назначения. Том. 2473. Орландо, Флорида: Общество инженеров фотооптических приборов (SPIE). стр. 162–166. дои : 10.1117/12.204850 .
^ Милн Дж.М.; Рейнольдс В.Н. (20 марта 1985 г.). Неразрушающий контроль композитов и других материалов методом термоимпульсной видеотермографии . Thermosense VII: Тепловое инфракрасное зондирование для диагностики и управления. Том. 520. Кембридж, США: Общество инженеров фотооптических приборов (SPIE). стр. 119–122. дои : 10.1117/12.946141 .
^ Рейнольдс, WN (1986). «Термографические методы обработки промышленных материалов». Канадский физический журнал . 64 (9). Канадское научное издательство: 1150–1154. Бибкод : 1986CaJPh..64.1150R . дои : 10.1139/p86-200 . ISSN 0008-4204 .
^ Миндаль, ДП; Лау, СК (1994). «Определение размеров дефектов с помощью переходной термографии. I. Аналитическая обработка». Журнал физики D: Прикладная физика . 27 (5): 1063–1069. Бибкод : 1994JPhD...27.1063A . дои : 10.1088/0022-3727/27/5/027 . ISSN 0022-3727 . S2CID 250814247 .
^ Миндаль, ДП; Лау, Словакия (21 июня 1993 г.). «Крайовые эффекты и метод определения размеров дефектов для нестационарной термографии». Письма по прикладной физике . 62 (25). Издательство AIP: 3369–3371. Бибкод : 1993ApPhL..62.3369A . дои : 10.1063/1.109074 . ISSN 0003-6951 .
^ Сэйнти, МБ; Алмонд, ДП (декабрь 1995 г.). «Определение размеров дефектов методом переходной термографии. II. Численная обработка». Журнал физики D: Прикладная физика . 28 (12): 2539–2546. Бибкод : 1995JPhD...28.2539S . дои : 10.1088/0022-3727/28/12/023 . ISSN 0022-3727 . S2CID 250751536 .
^ Паркер, WJ; Дженкинс, Р.Дж.; Батлер, CP; Эбботт, GL (1 сентября 1961 г.). «Мгновенный метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679–1684. Бибкод : 1961JAP....32.1679P . дои : 10.1063/1.1728417 . ISSN 0021-8979 .
^ Реншоу, Джереми Блейк; Чен, Джон К.; Холланд, Стивен Д.; Томпсон, Р. Брюс (декабрь 2011 г.). «Источники тепловыделения в вибротермографии» . НДТ и Е Интернешнл . 44 (8). Публикации Центра неразрушающего контроля: 736–739. дои : 10.1016/j.ndteint.2011.07.012 .
^ Ирана, Егор. «Накладные тепловизионные прицелы» . vtoptics.com . Проверено 6 ноября 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б Парваси, Сейед Мохаммед; Сюй, Чанхан; Конг, Цинчжао; Песня, Групповуха (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. Бибкод : 2016SMaS...25e5042P . дои : 10.1088/0964-1726/25/5/055042 . ISSN 0964-1726 . S2CID 113264322 .

Внешние ссылки

[1] Мальдаг XPV; Джонс Т.С.; Каплан Х.; Маринетти С.; Пристай М. (2001). «2: Основы инфракрасных и тепловых испытаний. Часть 1. Принципы инфракрасных и тепловых испытаний». В X. Мальдаг (технический); П.О. Мур (ред.). Справочник по неразрушающему контролю . Том. 3, Инфракрасные и тепловые испытания (3-е изд.). Колумбус, Огайо: Американское общество неразрушающего контроля. ISBN 1-57117-044-8 .

[2] Фавро, Л.Д.; Хан, X. (1998). «Характеристика термоволновых материалов и тепловолновая визуализация». В Бирнбауме, Г.; Олд, бакалавр наук (ред.). Датчики для определения характеристик, обработки и производства материалов, ASNT TONES . Том. 1. Американское общество неразрушающего контроля. стр. 399–415. ISBN 978-1571170675 .

[3] Хан, X.; Фавро, Л.Д.; Куо, ПК; Томас, Р.Л. (1996). «Ранняя импульсно-эхо-термоволновая визуализация» . В Томпсоне, DO; Чименти, Делавэр (ред.). Обзор прогресса в области количественного неразрушающего контроля . Том. 15. Бостон, Массачусетс: Спрингер. стр. 519–524. дои : 10.1007/978-1-4613-0383-1_66 . ISBN 978-1-4613-0383-1 . Проверено 10 ноября 2022 г.

[4] Фавро, Л.Д.; Хан, X.; Ван, Ю.; Куо, ПК; Томас, Р.Л. (1995). «Импульсно-эхо-тепловолновая визуализация». В Томпсоне, DO; Чименти, Делавэр (ред.). Обзор прогресса в области количественного неразрушающего контроля . Бостон, Массачусетс: Спрингер. стр. 14: 425–429. CiteSeerX 10.1.1.1028.3194 . дои : 10.1007/978-1-4615-1987-4_50 . ISBN 978-1-4615-1987-4 .

[5] Фавро, Лоуренс Д.; Хан, Сяоянь; Куо, Пао-Куанг; Томас, Роберт Л. (28 марта 1995 г.). Изображение раннего поведения отраженных импульсов тепловых волн . Thermosense XVII: Симпозиум SPIE 1995 года по оригинальному оборудованию/аэрокосмическому зондированию и фотонике двойного назначения. Том. 2473. Орландо, Флорида: Общество инженеров фотооптических приборов (SPIE). стр. 162–166. дои : 10.1117/12.204850 .

[6] Милн Дж.М.; Рейнольдс В.Н. (20 марта 1985 г.). Неразрушающий контроль композитов и других материалов методом термоимпульсной видеотермографии . Thermosense VII: Тепловое инфракрасное зондирование для диагностики и управления. Том. 520. Кембридж, США: Общество инженеров фотооптических приборов (SPIE). стр. 119–122. дои : 10.1117/12.946141 .

[7] Рейнольдс, WN (1986). «Термографические методы обработки промышленных материалов». Канадский физический журнал . 64 (9). Канадское научное издательство: 1150–1154. Бибкод : 1986CaJPh..64.1150R . дои : 10.1139/p86-200 . ISSN 0008-4204 .

[8] Миндаль, ДП; Лау, СК (1994). «Определение размеров дефектов с помощью переходной термографии. I. Аналитическая обработка». Журнал физики D: Прикладная физика . 27 (5): 1063–1069. Бибкод : 1994JPhD...27.1063A . дои : 10.1088/0022-3727/27/5/027 . ISSN 0022-3727 . S2CID 250814247 .

[9] Миндаль, ДП; Лау, Словакия (21 июня 1993 г.). «Крайовые эффекты и метод определения размеров дефектов для нестационарной термографии». Письма по прикладной физике . 62 (25). Издательство AIP: 3369–3371. Бибкод : 1993ApPhL..62.3369A . дои : 10.1063/1.109074 . ISSN 0003-6951 .

[10] Сэйнти, МБ; Алмонд, ДП (декабрь 1995 г.). «Определение размеров дефектов методом переходной термографии. II. Численная обработка». Журнал физики D: Прикладная физика . 28 (12): 2539–2546. Бибкод : 1995JPhD...28.2539S . дои : 10.1088/0022-3727/28/12/023 . ISSN 0022-3727 . S2CID 250751536 .

[11] Паркер, WJ; Дженкинс, Р.Дж.; Батлер, CP; Эбботт, GL (1 сентября 1961 г.). «Мгновенный метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679–1684. Бибкод : 1961JAP....32.1679P . дои : 10.1063/1.1728417 . ISSN 0021-8979 .

[12] Реншоу, Джереми Блейк; Чен, Джон К.; Холланд, Стивен Д.; Томпсон, Р. Брюс (декабрь 2011 г.). «Источники тепловыделения в вибротермографии» . НДТ и Е Интернешнл . 44 (8). Публикации Центра неразрушающего контроля: 736–739. дои : 10.1016/j.ndteint.2011.07.012 .

[13] Ирана, Егор. «Накладные тепловизионные прицелы» . vtoptics.com . Проверено 6 ноября 2019 г.

[Parvasi-14] Jump up to: ^а ^б Парваси, Сейед Мохаммед; Сюй, Чанхан; Конг, Цинчжао; Песня, Групповуха (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. Бибкод : 2016SMaS...25e5042P . дои : 10.1088/0964-1726/25/5/055042 . ISSN 0964-1726 . S2CID 113264322 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]