[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

说明书

本发明公开一种考虑缺陷尺寸情况下的物体缺陷深度的测量方法，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：利用本发明所提供的校正方法，计算被测物体的缺陷深度。本发明在考虑缺陷尺寸的情况下测量缺陷深度，可以有效降低现有测量技术中存在的误差。

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，在考虑缺陷尺寸情况下的对数二阶微分峰值时间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九十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，通过主动对被检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。

反射式脉冲红外热波技术中有两个常见的热传导方程，对于有限厚平板，方程为：

对于半无限厚或较厚平板，方程为：

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(km/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)是热传导率，对某一特定介质，一般情况下α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为被测件厚度(或缺陷深度)。R为缺陷界面处的热反射系数。

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。二阶对数微分峰值方法是对公式(1)或公式(2)求对数，然后对时间对数进行二次求导，所得到的曲线的极大峰值时间作为特征时间：

实际应用时，对所得到的实验曲线做对数二阶微分处理，提取其极大峰值时间，然后利用上式可计算得到缺陷深度。目前，脉冲红外热波技术中，缺陷深度定量测量方法较多，由于对数二阶微分峰值方法具有峰值时间比较靠前，不需要参考曲线，不受三维热扩散影响或不受缺陷尺寸影响，因而，该方法在反射式脉冲红外热波技术中应用最为广泛。

但是，通过大量的实验发现，目前所应用的二阶对数微分峰值方法的峰值时间在有限缺陷尺寸的情况下，是受缺陷尺寸影响的。因而，如果通过实验数据得到峰值时间后，直接采用公式(3)计算缺陷深度，将会带来一定的误差。究其原因是其所基于的理论公式(1)和(2)并没有考虑缺陷尺寸因子，因而，所得到的公式(3)也被认为不受缺陷尺寸的影响。

发明内容

针对上述的对数二阶微分峰值方法没有考虑缺陷尺寸的影响，本发明提供一种在考虑缺陷尺寸情况下，采用对数二阶微分峰值的新测量方法，利用脉冲红外热波技术测量被测件的厚度或缺陷深度。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种考虑缺陷尺寸情况下的物体缺陷深度的测量方法，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；