CN106872522A - 一种用于红外无损检测的可编程石英灯阵列光源的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，通过设置石英灯阵列光源组件辐射光源，数据处理单元计算每一路石英灯灯管的功率调整参数，并输入到多路可编程供电单元，且每一路石英灯灯管分别与多路可编程供电单元独立电连接，实现了多路可编程供电单元根据功率调整参数调控每一路灯管的功率，精细的调整每个石英灯的功率，从而解决了因热波红外无损检测中光源辐照不均匀，导致被测物体表面光照不均匀的问题，实现了准确有效的检测物体基体的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及红外无损检测技术领域，特别是涉及一种可编程石英灯阵列光源的装置。
背景技术
红外无损检测技术是二十世纪九十年代后发展起来的一种新的无损检测技术。近年来，红外无损检测技术受到无损检测工作者的关注，其应用涉及到航空航天、电力安全、医疗诊断、建筑桥路和文物修复等领域。此方法以热传导和热辐射为基础理论，利用红外辐射的物理特性来进行测量。任何温度高于绝对零度的物体都能辐射红外线，红外无损检测技术是利用物体的热传导特性，研究基体物质与缺陷对热波传导的差异所形成的温差，以此判断缺陷存在的一种无损检测方法。因此设计不同的激励源对被测物体进行主动激励，采用红外热像仪连续记录物体表面的温度场变化，并通过图像处理技术得到物体表面热波信号的特性，以此实现对物体内部缺陷的定量判断。
红外无损检测技术在复合材料板内部缺陷检测中具有特殊优势，尤其针对蜂窝芯复合板、碳纤维蒙皮板和玻璃纤维蒙皮材料板内部的脱粘、分层、空气隙等内部缺陷检测。
但是，在现有技术中，红外无损检测中由于激励光源存在辐照不均匀的问题，导致辐照到被测物体表面光照不均匀，增加了检测的不确定性，影响热波红外无损检测的检测效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于红外无损检测的可编程石英灯阵列光源的装置，它可以克服现有技术中的红外无损检测光源的局限性，实现对物体内部缺陷的精确的定量判断。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，其特征在于，该装置包括：石英灯阵列光源组件、高吸收率均匀性测试板、红外热像仪、数据处理单元和多路可编程供电单元；
所述石英灯阵列光源组件设有多路用于产生激励光源的石英灯灯管，所述高吸收率均匀性测试板的一面为受光面，所述受光面在预设距离处面向所述激励光源设置，所述红外热像仪在所述高吸收率均匀性测试板的一侧，用于采集所述受光面的红外热图像，所述数据处理单元、所述红外热像仪和所述多路可编程供电单元依次电连接；
每一路石英灯灯管分别与所述多路可编程供电单元独立电连接，所述数据处理单元，用于根据所述红外热图像分析出所述激励光源的热流分布特性，并以使所述激励光源的热流分布更均匀为准则，计算出每一路石英灯灯管的功率调整参数，输入到所述多路可编程供电单元中，所述多路可编程供电单元根据所述功率调整参数调控每一路灯管的功率。
上述装置，优先的，所述石英灯阵列光源组件包括平行导轨；所述平行导轨为一对相互平行的带有刻度的导轨，多个所述石英灯灯管平行排列成阵列式置于所述平行导轨上，每一石英灯灯管均与所述平行导轨滑动连接。
上述装置，优先的，所述石英灯阵列光源组件还包括高反射率屏蔽板；所述高反射率屏蔽板一面为耐高温的高反射率面，所述高反射率面与所述石英灯灯管平行并朝向所述石英灯管设置；所述高反射率屏蔽板与所述平行导轨滑动连接。
上述装置，优先的，所述石英灯阵列光源组件还包括锁止机构；一所述石英灯灯管与一所述高发射屏蔽板对应平行配置，一所述石英灯灯管和一所述高反射率屏蔽板的两端分别通过所述锁止机构固定在所述平行导轨上。
上述装置，优先的，所述高吸收率均匀性测试板由一块等厚的金属板制成，且一面喷涂高吸收率黑漆，喷涂有黑漆的一面为受光面。
上述装置，优先的，所述多路可编程供电单元用于在0-100％的功率范围内并行调控每一路灯管的功率。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，通过设置石英灯阵列辐射光源，红外热像仪采集红外热图像并分析出激励光源的热流分布特性，数据处理单元使激励光源的热流分布更均匀并计算出每一路石英灯灯管的功率调整参数，输入到多路可编程供电单元，且每一路石英灯灯管分别与多路可编程供电单元独立电连接，实现多路可编程供电单元根据功率调整参数调控每一路灯管的功率，精细的调整每个石英灯的功率，与现有技术相比，克服现有技术中的红外无损检测光源的局限性，解决了因热波红外无损检测中光源辐照不均匀，导致被测物体表面光照不均匀的问题，实现了准确有效的检测物体基体的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的可编程石英灯阵列光源的工作流程图；
图2为本发明实施例中的石英灯阵列光源组件装置结构示意图；
图3为本发明实施例中的可编程石英灯阵列光源的结构示意图。
石英灯阵列光源组件101 高吸收率均匀性测试板102
红外热像仪103 数据处理单元104
可编程供电单元105 石英灯管201
平行导轨202 高反射率屏蔽板203
锁止机构204 石英灯组301
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供了一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，如图1所示，包括石英灯阵列光源组件101、高吸收率均匀性测试板102、红外热像仪103、数据处理单元104、多路可编程供电单元105。
所述石英灯阵列光源组件101设有多路用于产生激励光源的石英灯灯管，所述高吸收率均匀性测试板102的一面为受光面，所述受光面在预设距离处面向所述激励光源设置，所述红外热像仪103在所述高吸收率均匀性测试板102的一侧，用于采集所述受光面的红外热图像，所述数据处理单元104、所述红外热像仪103和所述多路可编程供电单元105依次电连接；
每一路石英灯灯管分别与所述多路可编程供电单元105独立电连接，所述数据处理单元104，用于根据所述红外热图像分析出所述激励光源的热流分布特性，并以使所述激励光源的热流分布更均匀为准则，计算出每一路石英灯灯管的功率调整参数，输入到所述多路可编程供电单元105中，所述多路可编程供电单元根据所述功率调整参数调控每一路灯管的功率。
其中，所述石英灯阵列光源组件101，如图2所示，具体包括石英灯管201、平行导轨202、高反射率屏蔽板203和锁止机构204。
多个所述石英灯管201平行排列成阵列式置于所述平行导轨202上，每一石英灯管均与所述平行导轨202滑动连接，所述高反射率屏蔽203的高反射率面与所述石英灯管201平行并朝向所述石英灯管201设置，即一所述石英灯管201与一所述高发射屏蔽板203对应平行配置，所述高反射率屏蔽板203与所述平行导轨202滑动连接，一所述石英灯管201和一所述高反射率屏蔽板203的两端分别通过所述锁止机构204固定在所述平行导轨上。
其中，所述石英灯管201是由石英灯作为基础加热元件，主要由钨灯丝、石英灯管和灯头组成。钨灯丝采用钨金属绕制成螺旋，作为石英灯的主要辐射热源。石英灯管采用石英玻璃，灯管内充氩气，以抑制钨的氧化和热挥发。灯管在灯丝辐射过程中会吸收一部分能量，成为二次辐射源。灯丝所采用的钨属于高熔点金属，熔点达到3400℃，则所述石英灯管具有线膨胀系数小、高温下的蒸汽压和蒸发速度低等优点。且灯管所用的石英玻璃具有极低的热膨胀系数，极高的耐温性，其融化温度为1725℃，可在1200℃下工作，并具有极佳的透紫外、可见光及红外光谱性能，具有热惯性小、便于控制和组装等优点。
所述平行导轨202是由一对相互平行的带有刻度的导轨组成，所述石英灯管201可以固定在平行导轨任意刻度处；通过所述平行导轨手动调整所述石英灯管201间距，获取对红外无损检测试件的快速、大功率热激励光源并以脉冲或连续的方式输出。
所述高反射率屏蔽板203一面为耐高温的高反射率面，用于将所述石英灯组发射的光全部反射回去，确定石英灯组的光能量向固定的一个方向辐射。
所述锁止机构204用于将一所述石英灯管和一所述高反射率屏蔽板分别固定在所述平行导轨两侧。
所述高吸收率均匀性测试板102，由一块等厚的金属板制成，一面喷涂高吸收率黑漆。在使用时立于所述石英灯阵列光源组件101发光面前，并使喷漆面朝向所述石英灯阵列光源组件101。
所述红外热像仪103，用于实时采集由所述石英灯组照射在所述高吸收率均匀性测试板102上产生的红外热图，并能将数据实时传输给所述数据处理单元104。
所述数据处理单元104，通过USB接口分别与前端的所述红外热像仪103和后端的所述可编程供电单元105连接，通过分析前端所述热像仪传输的红外热图数据，分析出石英灯组的热流分布特性，并给出石英灯功率调整参数输入到所述可编程供电单元105中，同时根据分析出石英灯组的热流分布特性，计算出灯管间距，通过平行导轨手动调整所述石英灯管201间距，获取对红外无损检测试件的快速、大功率热激励光源。
所述可编程供电单元105，用于支持石英灯组的多路控制，可在使用时根据需求自由调节，或者控制任意石英灯管的开关，同时每一路石英灯管分别与所述多路可编程供电单元105独立电连接，所述多路可编程供电单元105根据所述功率调整参数调控每一路灯管的功率，具有精细调节每一路灯管的功率的功能，并在0-100％的功率范围内并行调整多个石英灯管的功率输出。
本发明还提供了一个完整的用于红外无损检测的可编程石英灯阵列光源的结构示意图，如图3所示，该仪器包括石英灯灯组301、平行导轨202、高反射率屏蔽板203、锁止机构204、高吸收率均匀性测试板102、红外热像仪103、数据处理单元104和多路可编程供电单元105。石英灯灯组301与高反射率屏蔽板203共同连接在刻度平行导轨202上，并用锁止机构204固定。高吸收率均匀性测试板102立于石英灯组301发光面前。红外热像仪103朝向高吸收率均匀性测试板102受光面，数据处理单元104通过USB接口与红外热像仪103和多路可编程供电单元104连接。
此仪器通过采用石英灯组301辐射光源，并将石英灯组301和高反射率屏蔽板203平行放置并通过锁止机构204将两者固定在带有刻度的平行导轨202上，且高反射率屏蔽板203的高反射率面朝向石英灯组301，改善了在红外无损检测中，由于光源发光主要部件为灯丝，灯丝周围光能的不均匀程度很高，导致辐照到被测物体表面光照不均匀，影响检测结果的问题。
同时，通过带有刻度的平行导轨202手动调整石英灯管301的间距，可以获取对红外无损检测试件的快速、大功率热激励光源并以脉冲或连续的方式输出，克服了在无损检测中的激励光通常调制为正弦或方波形式，不具备光强精细调节功能的问题。
另外，每一路石英灯管301分别与多路可编程供电单元105独立电连接，数据处理单元104根据红外热图仪103分析出激励光源的热流分布特性，并以使所述激励光源的热流分布更均匀为准则，计算出每一路石英灯管301的功率调整参数，输入到多路可编程供电单元105中，实现了多路可编程供电单元105可以根据实际情况调整功率参数调控每一路灯管的功率，精细的调整每个石英灯的功率。
综上，本发明提供了一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，通过设置石英灯阵列光源组件，改善在热波红外无损检测中因光源辐照不均匀，导致被测物体表面光照不均匀的问题。
其次，数据处理单元计算每一路石英灯灯管的功率调整参数，并输入到多路可编程供电单元，且每一路石英灯灯管分别与多路可编程供电单元独立电连接，实现了多路可编程供电单元根据功率调整参数调控每一路灯管的功率。
另外，数据单元根据分析出激励源的热流分布特性，计算出灯管间距，通过平行导轨手动调整所述石英灯管间距，获取对红外无损检测试件的快速、大功率热激励光源，改善了因激励源加热效率不足，会使物体基体与缺陷温度差不明显而无法清晰分辨两者的问题，同时获取的快速、大功率热激励光源是以以脉冲或连续的方式输出，克服了现有技术中仅有的激励光通常调制为正弦或方波形式输出，不具备光强精细调节功能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，其特征在于，该装置包括：石英灯阵列光源组件、高吸收率均匀性测试板、红外热像仪、数据处理单元和多路可编程供电单元；
所述石英灯阵列光源组件设有多路用于产生激励光源的石英灯灯管，所述高吸收率均匀性测试板的一面为受光面，所述受光面在预设距离处面向所述激励光源设置，所述红外热像仪在所述高吸收率均匀性测试板的一侧，用于采集所述受光面的红外热图像，所述数据处理单元、所述红外热像仪和所述多路可编程供电单元依次电连接；
每一路石英灯灯管分别与所述多路可编程供电单元独立电连接，所述数据处理单元，用于根据所述红外热图像分析出所述激励光源的热流分布特性，并以使所述激励光源的热流分布更均匀为准则，计算出每一路石英灯灯管的功率调整参数，输入到所述多路可编程供电单元中，所述多路可编程供电单元根据所述功率调整参数调控每一路灯管的功率。
2.根据权利要求1所述的一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，其特征在于，所述石英灯阵列光源组件包括平行导轨；
所述平行导轨为一对相互平行的带有刻度的导轨，多个所述石英灯灯管平行排列成阵列式置于所述平行导轨上，每一石英灯灯管均与所述平行导轨滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，其特征在于，所述石英灯阵列光源组件还包括高反射率屏蔽板；
所述高反射率屏蔽板一面为耐高温的高反射率面，所述高反射率面与所述石英灯灯管平行并朝向所述石英灯灯管设置；所述高反射率屏蔽板与所述平行导轨滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于红外无损检测可编程石英灯阵列光源装置，其特征在于，所述石英灯阵列光源组件还包括锁止机构；
一所述石英灯灯管与一所述高发射屏蔽板对应平行配置，一所述石英灯灯管和一所述高反射率屏蔽板的两端分别通过所述锁止机构固定在所述平行导轨上。
5.根据权利要求1所述的一种用于红外无损检测的可编程石英灯阵列光源的装置，其特征在于，所述高吸收率均匀性测试板由一块等厚的金属板制成，且一面喷涂高吸收率黑漆，喷涂有黑漆的一面为受光面。
6.根据权利要求1所述的一种用于红外无损检测的可编程石英灯阵列光源的装置，其特征在于，所述多路可编程供电单元用于在0-100％的功率范围内并行调控每一路灯管的功率。
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| CN108287028A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-07-17 | 北京理工大学 | 基于机电系统和危险品的慢烤烤燃温度测试平台及其方法 |
| CN112484956A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-12 | 中国航天空气动力技术研究院 | 高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置 |
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| CN103558243A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-05 | 北京航空航天大学 | 一种基于光学方法的高速飞行器热表面全场变形测量装置 |
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