[发明专利]用于评估涂层的热成像方法和设备

权利要求书

1.一种用于确定布置在衬底(1)上的涂层(4)的可变厚度的设备，所述设备包括：

闪光灯源(11)，能够在所述涂层表面处生成热脉冲；

光触发器，耦合到所述闪光灯源，并且能够发起所述闪光灯激发；

晶体管，耦合到所述闪光灯源，并且能够熄灭所述热脉冲；

反射滤光器(18)，定位在所述闪光灯源(11)与所述涂层表面(4)之间，能够防止来自所述闪光灯的剩余热加热所述涂层表面；

IR图像捕获装置(13)，定位成捕获所述涂层表面的顺序图像帧，而每个顺序图像帧对应于经过时间并包括像素阵列，并且其中，所述阵列的各像素对应于所述涂层表面上的位置；

处理器(16)，耦合到所述IR图像捕获装置，能够执行下列步骤：

控制所述光触发器和晶体管的操作；

在发起所述闪光灯激发时及以后顺序地接收所述涂层表面的所述图像帧；以及

部分地使用所述顺序图像帧计算时间-温度响应，来确定沿所述衬底(1)的多个点处的所述涂层的所述厚度。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述反射滤光器直接涂敷在所述闪光灯源上，并且能够反射3至5微米范围中的辐射。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述处理器配置成从所述时间-温度响应来计算拐点值和deltalog。

4.一种用于确定沿衬底表面的多个点处的涂层厚度的方法，包括：

使用闪光灯源在所述涂层表面处生成短持续时间热脉冲，所述闪光灯源配备有反射滤光器以防止来自所述闪光灯的剩余热加热所述涂层表面；

使用IR捕获装置来捕获所述涂层表面的顺序图像帧，而每个顺序图像帧对应于经过时间并包括像素阵列，并且其中，所述阵列的各像素对应于所述涂层表面上的位置；

使用处理器来处理所述顺序图像帧，以存储所述顺序图像帧；

确定沿所述衬底的所述涂层的所述厚度和热传导率包括：对于所述像素阵列的两个或更多像素独立计算时间-温度响应曲线的所述顺序图像帧。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述时间-温度响应曲线上的最大斜率的时间定义为拐点时间(t_inflection)，并且其中，所述时间-温度响应曲线的方程定义为：

T(t)=(1+2Σn=1∞Rne-n2τct)T1/2c(t)]]>

其中，T_1/2c是所述涂层对所述闪光脉冲的半空间响应，定义为

T(t)→T1/2c(t)=1.1284I2Ect]]>t-＞0

和

T(t)→T1/2s(t)=1.1284I2Est]]>t-＞∞；

以及

R是反射系数，定义为

R=Ec-EsEc+Es;]]>

其中E_c是所述涂层吸热系数，以及E_s是所述衬底吸热系数，定义为：

Ec=Kcρcc]]>且Es=Ksρcs;]]>

其中，K是热传导率，ρ是密度，以及c是比热。