[发明专利]一种考虑缺陷尺寸情况下的物体缺陷深度的测量方法

权利要求书

1.一种考虑缺陷尺寸情况下的物体缺陷深度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用脉冲加热设备对被测物体进行加热，同时使用红外热成像装置获得被测物体表面的热图序列数据；

S2：对所获得的热图序列数据，求取所述热图序列数据的对数温度-对数时间的二阶微分函数，并提取所述二阶微分函数中对应峰值时刻t_LPSD；

S3：对所获得的热图序列数据，利用半高宽算法获得被测物体的缺陷直径D；

S4：计算被测物体的缺陷深度L，计算式如下：

上式中a_i为不受被测物体的材料和缺陷深度影响的拟合系数，具体取值为：a₀＝0.6986，a₁＝0.0042，a₂＝0.0111，a₃＝0.0023，a₄＝-7.9246e^-4，a₅＝4.9065e^-5，α为热扩散系数，

所述步骤S4中a_i的求解过程如下：

S41：在不考虑缺陷尺寸因子的情况下的热图序列数据的方程为：

其对数二阶微分曲线的极大峰值时间为：

其中，T(t)是t时刻的温度；q为常数，是在单位面积上施加的热量；密度ρ与比热C的乘积是介质材料的体热容；α＝k/(pc)，其中k是热传导率，α对某一特定介质可视为常数；e为被测件的蓄热系数，n为脉冲传播到两种材料界面发生的n次反射，L为被测物体的缺陷深度，R为缺陷界面处的热反射系数；

S42：假设缺陷为平底孔缺陷，其直径为D，深度为L，正常区域由于其厚度较大，降温相对缺陷区域更快，也就是缺陷区域其温度更高，由于三维热扩散的影响，可以考虑从高温的缺陷中心向缺陷边缘进行热扩散，该热扩散因子表达为并定义缺陷宽深比系数p＝D/L；

在考虑缺陷尺寸因子的情况下的热图序列数据的方程为：

S43：选择不同材料和不同缺陷深度按照所述在考虑缺陷尺寸因子的情况下方程进行模拟得到温度曲线，提取所述温度曲线的二阶微分极大峰值出现时的对应时间t_LPSD，定义特征时间归一化因子为N_r，N_r＝t_LPSD/t_r；

S44：根据模拟结果得出N_r与p的关系曲线，对所述关系曲线进行多项式拟合，得到N_r与缺陷宽深比的关系式为：

结合所述关系曲线中的数据得出a_i的具体取值。

2.根据权利要求1所述的考虑缺陷尺寸情况下的物体缺陷深度的测量方法，其特征在于，在所述步骤S4之前包括：

当所述缺陷宽深比系数明显大于7时，通过下式计算被测物体的缺陷深度：

3.根据权利要求1或2所述的考虑缺陷尺寸情况下的物体缺陷深度的测量方法，其特征在于，所述脉冲加热设备是脉冲时间短的高能闪光灯，所述热成像装置的采集频率为高频。