CN104568958A

CN104568958A - 一种光和超声复合激励的红外无损检测装置

Info

Publication number: CN104568958A
Application number: CN201310485297.0A
Authority: CN
Inventors: 李璞; 朱其芳; 马通达; 张东晖; 张红菊; 王福生
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: National standard (Beijing) inspection & Certification Co., Ltd.
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: CN104568958B

Abstract

本发明公开了无损检测领域的一种光和超声复合激励的红外无损检测装置。所述装置包括计算机，控制柜，激励***和红外热成像仪；其中，所述计算机分别与红外热成像仪和控制柜连接；所述计算机用对检测过程进行控制，并对检测结果进行分析；所述控制柜分别与所述计算机、激励***和红外热成像仪连接；所述控制柜用于控制信号的转换并提供激励***所需的电源；所述激励***用于对被检测试样实施光激励和超声激励；所述红外热成像仪用于对被检测表面温度场变化进行记录。本发明通过结合不同激励方式下所得到的检测结果，提高缺陷的检测准确度和灵敏度，弥补了单一激励模式下检测能力不足的缺陷，降低误检和漏检的发生，扩大了红外无损检测的应用范围。

Description

一种光和超声复合激励的红外无损检测装置

技术领域

本发明属于无损检测领域，尤其涉及一种光和超声复合激励的红外无损检测装置。

背景技术

红外热波无损检测技术是上世纪末发展起来的一门新兴无损检测技术，它将热波激励作用于被测试件上，试件吸收激励能并向试件内传导，当试件存在缺陷时，由于缺陷部位与试件材料的热特性不同而引起试件表面温度场的分布异常，通过红外热成像***对温度场的异常进行识别分析，来达到检测缺陷的目的。与常规无损检测方法相比，非常适合检测和监测裂纹、锈蚀、脱粘等一类疲劳损伤的发展性缺陷，具有快速、观测面积大、直观、准确、非接触等特点优势，适合于外场应用、在线在役检测。

红外热波无损检测技术的关键技术之一是研究激励方式对检测结果的影响，即针对不同材质和结构的被检试件以及缺陷和损伤的类型，选择不同特性的激励方式对试件进行加热。常用的激励方式主要有光激励、超声激励和电磁激励等等。现在国内的试验装置和国外现有的红外热波无损检测装置，多采用脉冲闪光热激励的方式对试件进行外部加热，技术成熟，检测准确度高。但是也存在一些缺点，在脉冲闪光热激励模式下，激励能量和激励时间较短，可检测的深度有限，无法发现较深的内部损伤；对试件的形状要求较高，不利于对较厚的和形状复杂的试件进行检测等等。

超声激励采用超声激励源来促使试样内部产生机械振动，以使在缺陷部位因热弹效应、滞后效应以及摩擦效应等原因导致声能衰减而释放出热量，引起局部温升。由于超声激励是对缺陷处选择性加热，从而缩短了热波传播的距离，提高了缺陷检测的灵敏度和可检测深度，适合检测大尺寸形状复杂的试件，在一定程度上可以弥补光激励模式下检测能力的不足。

发明内容

针对背景技术中提到的红外热波无损检测技术在灵敏度和准确度方面存在的问题，本发明提出了一种光和超声复合激励的红外无损检测装置。

一种光和超声复合激励的红外无损检测装置，其特征在于，所述装置包括计算机，控制柜，激励***和红外热成像仪；

其中，所述计算机分别与红外热成像仪和控制柜连接；所述计算机用于对检测过程进行控制，并对检测结果进行分析；

所述控制柜分别与所述计算机、激励***和红外热成像仪连接；所述控制柜用于控制信号的转换并提供激励***所需的电源；所述激励***用于对被检测试样实施光激励和超声激励；所述红外热成像仪用于对被检测表面温度场变化进行记录。

所述计算机通过IEEE1394接口与红外热成像仪连接，通过RS232通讯线与控制柜连接；所述控制柜通过触发电路与红外热成像仪连接，通过控制电缆与激励***连接。

所述控制柜包括总电源指示灯、光激励模块开关、超声激励模块开关、光激励控制模块、超声激励控制模块和稳压电源；所述总电源指示灯、光激励模块开关和超声激励模块开关安装于控制柜右上角；所述光激励控制模块、超声激励控制模块和稳压电源安装在控制柜内。

所述控制柜的底部还包括万向轮。

所述激励***包括光激励单元、超声激励单元、试样台单元、底座和防护罩；所述光激励单元包括两个卤素灯、镜头孔和不锈钢灯架；所述超声激励单元包括超声枪和三维移动平台；所述三维移动平台包括两根立柱、移动手柄、导轨机构、固定螺栓和定位螺栓；所述试样台单元包括两根试样台立柱、上横梁、下横梁和夹持螺栓；所述两个卤素灯通过不锈钢灯架垂直固定在底座上，对称安装于镜头孔两侧；所述两根立柱底部装有导轨机构，垂直安装于底座上，通过调节固定螺栓，使超声枪在Y轴方向进行位置调节；通过移动两根立柱上的定位螺栓，使超声枪在Z轴方向进行位置调节；通过旋转移动手柄，使超声枪在X轴方向进行移动；所述两根试样台立柱垂直固定在底座上，相互平行；所述上横梁与下横梁通过螺栓水平安装在两根试样台立柱之间；所述上横梁和下横梁分别安装夹持螺栓对试样进行固定。

所述防护罩由不锈钢板组成。

所述卤素灯的输出功率为2000W，灯管为长条形,反射面为梯形反射面；所述两个卤素灯灯管轴线相互平行。

所述超声枪在Y轴方向进行位置的调节范围为200mm；所述超声枪在Z轴方向进行位置的调节范围为200mm；所述超声枪在X轴方向进行移动的范围为20mm。

所述两根立柱、导轨机构和移动手柄包含锁紧装置。

所述上横梁和下横梁之间的距调节范围为100-220mm。

本发明提供的红外无损检测装置可方便地切换热激励模式，实际检测时，可对试样同时或分别进行光激励检测和超声激励检测；其中光激励方式适用于检测试样中的孔洞、气泡、夹杂等体积类缺陷；超声激励适合检测试件表面及近表面的末熔合、层析、闭合裂纹等界面类缺陷，并可对大尺寸形状复杂试件进行检测。通过结合不同激励方式下所得到的检测结果，提高缺陷的检测准确度和灵敏度，弥补了单一激励模式下检测能力不足的缺陷，降低误检和漏检的发生，扩大了红外检测的应用范围。

说明书附图

图1是本发明提供的红外热波无损检测***结构示意图；

图2是本发明提供的激励***前视图；

图3是本发明提供的激励***俯视图；

图4是本发明提供的激励***左视图；

图5是本发明提供的控制柜纵剖面结构图；

其中，1-计算机；2-控制柜；3-激励***；4-红外热成像仪；5-防护罩；6-超声枪；7-三维移动平台；8-移动手柄；9-立柱；10-底座；11-卤素灯；12-不锈钢灯架；13-镜头孔；14-上横梁；15-下横梁；16-夹持螺栓；17-试样台立柱；18-导轨机构；19-定位螺栓；20-固定螺栓；21-总电源指示灯；22-光激励模块开关；23-超声激励模块开关；24-光激励控制模块；25-超声激励控制模块；26-稳压电源；27-万向轮。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是本发明提供的红外热波无损检测***结构示意图。图1中，本发明所提供的红外无损检测装置由计算机1，控制柜2，激励***3和红外热成像仪4组成。计算机1通过IEEE1394接口与红外热成像仪4连接，进行红外热图像的采集和处理；通过RS232通讯线与控制柜2连接，对试验过程进行控制。控制柜2通过触发电路与红外热成像仪4连接，对红外热成像仪4进行同步外触发操作；通过控制电缆与激励***3连接，对激励***3提供激励电源。

图2、图3和图4分别是本发明提供的激励***的前视图、俯视图和左视图。其中，激励***3由光激励单元、试样台单元、超声激励单元和防护罩5组成。激励***3为一体化设计，各单元安装在底座10上，并由防护罩5保护。

光激励单元为两个大功率的卤素灯11，最大输出功率为2000W，灯管为长条形,反射面为梯形反射面，两个卤素灯灯管轴线相互平行，并通过不锈钢灯架12垂直固定在底座10上，对称安装于镜头孔13两侧，可对试样进行可控的函数热波激励。

超声激励单元由超声枪6和三维移动平台7组成，超声枪6固定在三维移动平台7上，可对试样进行脉冲和连续两种超声激励方式。三维移动平台7由立柱9，移动手柄8，导轨机构18以及定位螺栓19等构成。两根立柱9底部装有导轨机构18，垂直安装于底座10上，通过调节固定螺栓20可在Y轴方向进行位置调节，可调范围为200mm。通过移动两根立柱9上的定位螺栓19，可使超声枪在Z轴方向进行位置调节，可调范围为200mm。通过旋转移动手柄8可使超声枪6在X轴方向进行移动，可移动范围为20mm。立柱9，导轨机构18以及移动手柄8都有锁紧装置，以保证超声枪6与试样间的初始压力保持恒定，并避免激励过程中超声枪6的滑动，使超声的能量得到充分利用，提高对试样超声激励的效率。

试样台单元由试样台立柱17，上横梁14,下横梁15和夹持螺栓16组成。两根试样台立柱17垂直固定在底座10上，相互平行，上横梁14与下横梁15通过螺栓水平安装在两根立柱17之间，两横梁之间的间距可以调节，调节范围为100-220mm，并通过上下横梁14,15上分别安装的夹持螺栓16对试样进行固定，以满足不同尺寸试样检测的需要。

防护罩5由不锈钢板组成，工作时可对被测试件进行必要的遮蔽,避免实施红外检测时外界环境的影响，同时利用双激励光源对称布置和防护罩漫反射的补充作用提高对试样热激励的均匀性，提高检测的准确度。

图5是本发明提供的控制柜纵剖面结构图。图5中，控制柜3由光激励控制模块24、超声激励控制模块25和稳压电源26组成；控制柜3右上方安装有总电源指示灯21，光激励控制模块开关22和超声激励控制模块开关23，工作时，可通过打开或关闭两个控制模块开关进行激励方式的切换。光激励控制模块24控制激励***3中的光激励单元，可调节光激励的输出功率、频率、波形、工作时间及延迟启动时间等参数，调节范围为：输出功率0-2000W，输出频率0.01-50Hz,波形为正弦波、方波或三角波，工作时间0.02-1000S，延迟启动时间-10s-10s（控制精度20ms）；超声激励控制模块25控制激励***3中的超声激励单元，可调节超声枪6的输出功率及工作时间等参数，调节范围为：输出功率0-300W，工作时间0.02-1000S；稳压电源26为控制柜2和激励***3提供电源；光激励控制模块24、超声激励控制模块25和稳压电源26进行一体化设计，统一安装在控制柜内；控制柜底部装有万向轮27，可方便在检测现场使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种光和超声复合激励的红外无损检测装置，其特征在于，所述装置包括计算机，控制柜，激励***和红外热成像仪；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机通过IEEE1394接口与红外热成像仪连接，通过RS232通讯线与控制柜连接；所述控制柜通过触发电路与红外热成像仪连接，通过控制电缆与激励***连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制柜包括总电源指示灯、光激励模块开关、超声激励模块开关、光激励控制模块、超声激励控制模块和稳压电源；所述总电源指示灯、光激励模块开关和超声激励模块开关安装于控制柜右上角；所述光激励控制模块、超声激励控制模块和稳压电源安装在控制柜内。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制柜的底部还包括万向轮。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激励***包括光激励单元、超声激励单元、试样台单元、底座和防护罩；所述光激励单元包括两个卤素灯、镜头孔和不锈钢灯架；所述超声激励单元包括超声枪和三维移动平台；所述三维移动平台包括两根立柱、移动手柄、导轨机构、固定螺栓和定位螺栓；所述试样台单元包括两根试样台立柱、上横梁、下横梁和夹持螺栓；所述两个卤素灯通过不锈钢灯架垂直固定在底座上，对称安装于镜头孔两侧；所述两根立柱底部装有导轨机构，垂直安装于底座上，通过调节固定螺栓，使超声枪在Y轴方向进行位置调节；通过移动两根立柱上的定位螺栓，使超声枪在Z轴方向进行位置调节；通过旋转移动手柄，使超声枪在X轴方向进行移动；所述两根试样台立柱垂直固定在底座上，相互平行；所述上横梁与下横梁通过螺栓水平安装在两根试样台立柱之间；所述上横梁和下横梁分别安装夹持螺栓对试样进行固定。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述防护罩由不锈钢板组成。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述卤素灯的输出功率为2000W，灯管为长条形,反射面为梯形反射面；所述两个卤素灯灯管轴线相互平行。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述超声枪在Y轴方向进行位置的调节范围为200mm；所述超声枪在Z轴方向进行位置的调节范围为200mm；所述超声枪在X轴方向进行移动的范围为20mm。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述两根立柱、导轨机构和移动手柄包含锁紧装置。

10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述上横梁和下横梁之间的距调节范围为100-220mm。