[发明专利]脉冲红外热波技术测厚方法

说明书

技术领域

本发明涉及无损探伤检测技术领域，特别是涉及一种红外热波技术，利用脉冲红外热波技术测量被测试件厚度或者缺陷深度的方法。

背景技术

脉冲红外热波无损检测技术是二十世纪八十年代后发展起来的一种无损检测技术。此方法以热波理论为理论依据，通过主动对被测测物体施加脉冲热激励、并采用红外热像仪连续观察和记录物体表面的温场变化，并通过现代计算机技术及图像信息处理技术进行时序热波信号的探测、采集、数据处理和分析，以实现对物体内部缺陷或损伤的定量诊断。

缺陷深度或者被测件厚度测量是脉冲红外热波无损检测技术定量测量的一个重要应用，一般都是通过获得温度时间曲线中的某特征时间进行计算。US5711603采用缺陷区域减掉参考区域温度曲线的微分峰值时刻作为特征时间，该专利需要首先选取一个参考区域，这在某些应用中较难实现，且引入了误差。对比度峰值方法采用缺陷区域减掉参考区域温度曲线的峰值时刻作为特征时间，但该峰值时刻受缺陷尺寸等因素影响较大，且同样需要参考区域。S.M.Shepard采用二阶温度-时间对数曲线的峰值时间作为特征时间，其优点是其对应的峰值时间比较靠前，受三维热扩散影响相对较小，但其缺点是二阶微分峰值时间受噪声影响较大。上述几种方法中缺陷深度或厚度和所获得的对应特征时间值有确定的理论关系式。对数分离点方法采用温度时间对数曲线中缺陷和非缺陷区域的分离时刻作为特征时间，该方法也需要参考曲线，同时较难准确确定分离点。US6542849对温度时间曲线中选取一段相对线性区域，并拟合获得其斜率，最后根据降温理论公式拟合得到缺陷深度。X.Maldague对温度时间曲线做傅里叶变换，减掉参考曲线后的零值时刻作为特征值。

现有技术中的各方法均需要参考曲线或者需要作二次微分，且不同方法都有自身的应用范围。

发明内容

针对上述方法需要参考曲线或者需要做二次微分的技术问题，本发明提供一种新的测厚方法，利用脉冲红外热波技术测量被测件的厚度或缺陷深度。

为解决上述技术问题，本发明的一种脉冲红外热波技术测厚度或缺陷深度的方法，包括如下步骤：

(1)使用脉冲加热设备对被测物体进行加热，同时使用红外热像装置获得被测物体表面的热图序列，并将热图序列存储在通用存储器中；

(2)对热图序列中每个点的温度时间曲线乘上对应时间的从而获得新的曲线f；

(3)对f求一阶微分，并获得其峰值时间t_apst；

(4)由公式则求出L，其中α为热扩散系数，L为被测物体厚度或缺陷深度。

其中，所述热扩散系数α已知。

其中，所述热扩散系数α未知，采用与被测物体材料属性相同的且L已知的试件作为参考试件，对参考试件测量得到t_apst与L²的线性关系，根据该线性关系和被测物体的t_apst值求得L。

其中，所述加热设备为高能闪光灯，或其它脉冲热源。

本发明通过上述技术方案，可以测量出被测件厚度或缺陷深度，不需要参考曲线，且仅需进行一次微分处理即可，处理方法更为简单。

附图说明

图1为脉冲红外热波技术原理图；

图2为脉冲红外热波典型降温曲线；

图3为图2经过处理后所获得的变量f的曲线；

图4为图3一阶微分曲线；

图5为6个不同深度的楔形槽铝板所得到的t_apst与L²关系曲线。

附图标记说明

高能闪光灯-1；被测物体-2；红外热像仪-3；计算机-4。

具体实施方式

为了使本发明的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实施例并结合附图进行详细说明。

本发明的理论基础是基于脉冲平面热源激励下的一维热传导方程求解问题，对半无穷大均匀介质，受平行于介质表面的均匀脉冲热源作用时，热传导方程可简化为：

其中，T(x，t)是t时刻x处的温度，qδ(t)δ(x)是脉冲热源函数，q为常数，是在单位面积上施加的热量，k(W/m·K)是热传导率。密度ρ(kg/m³)与比热c的乘积是介质材料的体热容。热扩散系数为α＝k/(pc)。对某一特定介质，一般情况下α可视为常数。

当物体表面下有缺陷或者被测件较薄时，热传导方程的解为：