CN113933349A - 一种热成像检测方法，系统及设备 - Google Patents

一种热成像检测方法，系统及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113933349A
CN113933349A CN202111118898.9A CN202111118898A CN113933349A CN 113933349 A CN113933349 A CN 113933349A CN 202111118898 A CN202111118898 A CN 202111118898A CN 113933349 A CN113933349 A CN 113933349A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat source
detected
heat
thermal imaging
thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111118898.9A
Other languages
English (en)
Inventor
杨瑞珍
何赟泽
文俊
龙会
邓鸣
刘浩然
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University
Original Assignee
Changsha University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University filed Critical Changsha University
Priority to CN202111118898.9A priority Critical patent/CN113933349A/zh
Publication of CN113933349A publication Critical patent/CN113933349A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0077—Imaging

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种热成像检测方法，系统及设备，涉及无损检测领域。本发明使用所述热源对所述待检物体进行加热，并使用所述散热装置在所述热源的远端对所述待检物体进行降温，使得所述待检物体内部形成热流场，当所述待检物体存在缺陷，缺陷扰动热流场会造成温度异常。通过热成像装置获取所述待检物体的热像图；进行分析和处理后，通过温度是否异常来判断是否存在缺陷。该发明通过设置所述热源与所述散热装置的位置，能够增大所述待检物体的热流场梯度，使得温度扩散的均匀性更好，还可检测不同方向上的缺陷，可应用于土木建筑、航空航天、石油化工、核电、铁路等领域的无损检测，结构健康检测和产品质量控制。

Description

一种热成像检测方法，系统及设备
技术领域
本发明涉及无损检测领域，特别是一种热成像检测方法，系统及设备。
背景技术
随着现代科学和工业技术的发展，无损检测技术已成为保证产品质量和设备运行安全的必要手段。目前具有代表性的无损检测技术主要有射线检测、超声检测、渗透检测、磁粉检测、涡流检测以及热成像检测等技术。
热成像检测技术采用热源对被检对象进行加热，采用热成像装置观测和记录被检对象表面的温度变化信息，以对被检对象表面及内部的缺陷(裂纹、分层等)进行检测和评估。热成像检测技术具有非接触、非破坏、无需耦合、检测面积大、速度快等优点，已广泛应用于航空、航天、石油、化工、电力、核能等领域。
热成像检测技术采用的热源多种多样，从物理角度而言，有闪光灯、超声波、涡流、激光等。根据热源物理性质的不同，热成像检测技术可以细分为闪光灯热成像检测技术、超声波热成像检测技术、涡流热成像检测技术和激光热成像检测技术等。
根据热源形状的不同，热成像检测技术有以下实施方式：1)采用点热源，需要移动点源直至完全覆盖热成像装置视场，检测效率最低；2)采用线热源，需要移动线源直至完全覆盖热成像装置视场，检测效率较低；3)采用面热源，可直接覆盖热成像装置视场，检测效率较高。
目前热成像检测技术的主要不足是：采用面热源时，热流主要从表面向内部传导，对表面裂纹不敏感；采用点源、线源时，表面热流梯度小，导致检测效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种热成像检测方法，系统及设备，使得检测更加灵敏。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种热成像检测方法，包括以下步骤：
S1，启动热源，加热待检物体；
S2，在所述热源的远端设置散热装置，并启动该散热装置；
S3，使用热成像装置获取所述待检物体在所述热源与所述散热装置之间的热像图；
S4，对所述热像图进行图像处理，观察是否有温度异常，若有，则认为所述待检物体存在缺陷，进入步骤S5；若无，结束本次检测；
S5，对缺陷的位置进行标记，结束本次检测。
启动所述热源与所述散热装置后，所述待检物体内部由于温度差异而产生热量的传导，进而形成热流场，由于待检物体表面或内部可能含有裂纹、气泡、脱层、腐蚀等缺陷，缺陷扰动热流场，会造成缺陷处的温度异常，因此认为热像图上温度异常的位置为缺陷处，将温度异常处进行标记即可获知缺陷的位置。将所述散热装置设于所述热源的远端，能够增加热流场的温度梯度，同时使得散热更加均匀，进而提高检测的灵敏度。对热像图进行图像处理，能够使得温度异常在热像图中的显示更加明显，更有利于观察。
具体地，所述热源为点热源，所述散热装置呈环形排布，可以形成圆柱形的热流场，以检测沿所述圆柱形的圆心轴线向所述圆柱形边缘方向上的缺陷。
优选地，所述散热装置的圆心与所述点热源的中心连线垂直于所述散热装置所在的平面。所述点热源距离所述待检物体最近的点即为环形排布的所述散热装置的圆心，该圆心处为温度最高点，所述散热装置分布在圆周，利于温度由所述圆柱形热流场的圆心轴线向所述圆柱形热流场的边缘进行扩散。
具体地，所述热源为线热源。所述线热源与所述待检物体的表面平行设置时，能够造成线形的温度高点，适用于检测多个方向存在的缺陷
优选地，所述散热装置呈线形排布，与所述线热源均平行于所述待检物体的表面，形成的热流场更加均匀，利于观察温度异常。
具体地，所述待检物体的厚度小于12mm时，所述热源与所述散热装置分别设于所述待检物体沿厚度方向的两侧。由于所述待检物体较薄，所述热源与所述散热装置分别设于所述待检物体沿厚度方向的两侧，便于检测沿其厚度方向上的缺陷。
优选地，所述热源为面热源，能够增大检测区域，效率更高。
基于同一个技术构思，本发明还提供了一种热成像检测系统，热源，用于对所述待检物体进行加热；散热装置，设于所述热源的远端，为所述待检物体降温；热成像装置，用于获取所述待检物体的热像图；图像处理单元，用于对所述热成像装置获取的所述热像图进行图像处理。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明使用所述热源对所述待检物体进行加热，并使用所述散热装置在所述热源的远端对所述待检物体进行降温，使得所述待检物体内部形成热流场，当所述待检物体存在缺陷，缺陷扰动热流场会造成温度异常。通过热成像装置获取所述待检物体的热像图；进行分析和处理后，通过温度是否异常来判断是否存在缺陷。该发明通过设置所述热源与所述散热装置的位置，能够增大所述待检物体的热流场梯度，使得温度扩散的均匀性更好，还可检测不同方向上的缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例一与实施例二的热成像检测系统的结构示意图。
图2为本发明实施例一的点热源和散热装置形成的热流场及缺陷扰动示意图。
图3为本发明实施例二的线热源和散热装置形成的热流场及缺陷扰动示意图。
图4为本发明实施例三的热成像检测系统的结构示意图。
图5为本发明实施例三的面热源和散热装置形成的热流场及缺陷扰动示意图。
图6为本发明实施例二的待检物体的热像图。
其中，1为控制单元，2为热原激励，3为热源，4为散热装置，5为触发装置，6为热成像装置，7为计算机设备，8为待检物体，9为点热源，10为线热源，11为面热源，12为环形排布的散热装置，13为缺陷，14为线形排布的散热装置。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本发明实施例一的热成像检测系统包括控制单元1，热原激励2，热源3，散热装置4，触发装置5，热成像装置6，计算机设备7。
所述控制单元1用于控制所述热源激励2和所述触发装置5的工作状态。所述热源激励2，用于激励所述热源3。所述热源3，用于对所述待检物体8进行加热。如图2所示，所述散热装置4，放置于所热源3的远端，用于为所述待检物体8降温。所述触发装置5，用于启动所述热成像装置6。所述热成像装置6在本实施例中具体为热像仪，用于获取所述待检物体8的热像图，并传输给所述计算机设备7。所述计算机设备7包括图像处理单元与图像显示单元，所述图像处理单元用于对热像图进行处理，所述图像显示单元用于显示所述图像处理单元处理后的热像图。
如图2所示，所述热源3在本实施例中具体为点热源9，所述散热装置4在本实施例中具体为环形排布的散热装置12。
所述待检物体8的表面涂抹有导热材料，以增强其导热性，可加快检测速度。
本发明实施例一的热成像检测系统的检测方法包括：
如图2所示，在所述待检物体8的上方放置所述点热源9，并在所述待检物体8的表面放置所述环形排布的散热装置12，形成圆形区域A1，所述点热源9与所述圆形区域A1圆心连线垂直于所述待检物体8的表面。
由于所述点热源9距离所述圆形区域A1的圆心最近，所述点热源9启动后，所述圆形区域A1的圆心处温度为所述待检物体8上的温度最高点，温度由圆心处向所述待检物体8内部传导，由于所述环形排布的散热装置12位于所述圆形区域A1的圆周位置，则所述圆形区域A1的圆周位置为温度较低点，温度传导方向即为如图2所示的箭头方向，即所述圆形区域A1的圆心至圆周的方向。
同时，温度还会向所述待检物体8内部传导，所述圆形区域A1向所述待检物体8内部辐射形成圆柱形的热流场，该圆柱形的热流场中，温度的传导方向包括所述圆柱形的圆心轴线向所述圆柱形的圆周，因此可以检测所述待检物体8在该方向上的缺陷。
操作所述控制单元1，使得所述热原激励2与所述触发装置5工作，打开环形排布的散热装置12。所述热原激励2使得所述点热源9开始工作，对所述待检物体8加热。所述触发装置5使得所述热成像装置6开始工作，在所述圆形区域A1的上方获取所述待检物体8的热像图。
所述热成像装置6将获取的热像图传输至所述计算机设备7，所述图像处理单元对所述热像图进行图像处理，处理后的图像由所述图像显示单元进行显示，观察所述图像显示单元显示的图像是否有温度异常：
若有温度异常，则认为所述待检物体8内存在缺陷13，对缺陷的位置进行标记后，结束本次检测。
若无温度异常，则直接结束本次检测。
本次检测结束后，可移动或者更换所述待检物体8进行下一次检测。
实施例二
如图1所示，本发明实施例一的热成像检测系统包括控制单元1，热原激励2，热源3，散热装置4，触发装置5，热成像装置6，计算机设备7。
所述控制单元1用于控制所述热源激励2和所述触发装置5的工作状态。所述热源激励2，用于激励所述热源3。所述热源3，用于对所述待检物体8进行加热。如图2所示，所述散热装置4，放置于所热源3的远端，用于为所述待检物体8降温。所述触发装置5，用于启动所述热成像装置6。所述热成像装置6在本实施例中具体为热像仪，用于获取所述待检物体8的热像图，并传输给所述计算机设备7。所述计算机设备7包括图像处理单元与图像显示单元，所述图像处理单元用于对热像图进行处理，所述图像显示单元用于显示所述图像处理单元处理后的热像图。
如图3所示，所述热源3在本实施例中具体为线热源10，所述散热装置4在本实施例中具体为线形排布的散热装置14。
所述待检物体8的表面涂抹有导热材料，以增强其导热性，可加快检测速度。
本发明实施例二的热成像检测系统的检测方法包括：
如图3所示，在所述待检物体8的上方设置所述线热源10，并在所述待检物体8的表面放置所述线形排布的散热装置14，所述线热源10与所述线形排布的散热装置14均平行于所述待检物体8的表面。
所述待检物体8上距离所述线热源10最近的位置，为其温度最高的位置。图中所述线形排布的散热装置14所在的位置，为温度较低的位置，温度传导方向即为如图3所示的箭头方向，同时，温度会向所述待检物体8内部传导，同理，在其内部温度的传导方向也包括如图3所示的箭头方向，因此可以检测所述待检物体8内部在该方向上的缺陷。
操作所述控制单元1，使得所述热原激励2与所述触发装置5工作，打开线形排布的散热装置14。所述热原激励2使得所述线热源10启动，对所述待检物体8进行加热。所述触发装置5使得所述热成像装置6开始工作，在所述边a与所述边b之间的所述待检物体8上方获取所述待检物体8的热像图。
所述热成像装置6将获取的热像图传输至所述计算机设备7，使用所述图像处理单元对所述热像图进行图像处理，处理后的图像由所述图像显示单元进行显示，观察所述图像显示单元显示的图像是否有温度异常：
若有温度异常，则认为所述待检物体8内存在缺陷13，对缺陷的位置进行标记后，结束本次检测。
若无温度异常，则直接结束本次检测。
本次检测结束后，可移动或者更换所述待检物体8进行下一次检测。
如图6所示，本实施例的热像图中，很明显地看到缺陷13处的温度异常。
实施例三
如图4所示，本发明实施例三的热成像检测系统用于检测厚度低于12mm的材料，包括控制单元1，热原激励2，热源3，散热装置4，触发装置5，热成像装置6，计算机设备7。
所述控制单元1用于控制所述热源激励2和所述触发装置5的工作状态。所述热源激励2，用于激励所述热源3。所述热源3，用于对所述待检物体8进行加热。如图2所示，所述散热装置4，放置于所热源3的远端，用于为所述待检物体8降温。所述触发装置5，用于启动所述热成像装置6。所述热成像装置6在本实施例中具体为热像仪，用于获取所述待检物体8的热像图，并传输给所述计算机设备7。所述计算机设备7包括图像处理单元与图像显示单元，所述图像处理单元用于对热像图进行处理，所述图像显示单元用于显示所述图像处理单元处理后的热像图。
如图5所示，所述热源3在本实施例中具体为面热源11，放置于所述待检物体8沿厚度方向的一侧。所述散热装置4在本实施例中具体为三个线形排布的散热装置14，放置于所述面热源11的对侧，使得所述待检物体8位于所述面热源11与所述线形散热装置14之间。
所述待检物体8厚度小于12mm，表面涂抹有导热材料，以增强其导热性，可加快检测速度。
本发明实施例三的热成像检测系统的检测方法包括：
如图5所示，在所述待检物体8的一侧放置所述面热源11，在所述面热源11的对侧放置三个线形排布的散热装置14，使得所述待检物体8位于所述面热源11与所述线形散热装置14之间。
使用所述面热源11直接对所述待检物体8进行加热，所述面热源11启动后，所述待检物体8靠近所述面热源11的一侧为温度最高的区域，然后向所述待检物体8内部传导，在所述待检物体8的另一侧放置了三个线形排布的散热装置14，则所述待检物体8靠近线形排布的散热装置14的一侧为温度较低的区域，温度传导方向即为如图5所示的箭头方向，即沿所述待检物体8的厚度的方向，因此可以检测所述待检物体8在该方向上的缺陷。
操作所述控制单元1，使得所述热原激励2与所述触发装置5工作，打开线形排布的散热装置14。所述热原激励2使得所述面热源11启动，对所述待检物体8进行加热。所述触发装置5使得所述热成像装置6开始工作，在所述待检物体8的侧面获取所述待检物体8的热像图。
所述热成像装置6将获取的热像图传输至所述计算机设备7，使用所述图像处理单元对所述热像图进行图像处理，处理后的图像由所述图像显示单元进行显示，观察所述图像显示单元显示的图像是否有温度异常：
若有温度异常，则认为所述待检物体8内存在缺陷13，对缺陷的位置进行标记后，结束本次检测。
若无温度异常，则直接结束本次检测。
本次检测结束后，可移动或者更换所述待检物体8进行下一次检测。

Claims (9)

1.一种热成像检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，启动热源，加热待检物体；
S2，在所述热源的远端设置散热装置，并启动该散热装置；
S3，使用热成像装置获取所述待检物体在所述热源与所述散热装置之间的热像图；
S4，对所述热像图进行图像处理，观察是否有温度异常，若有，则认为所述待检物体存在缺陷，进入步骤S5；若无，结束本次检测；
S5，对缺陷的位置进行标记，结束本次检测。
2.如权利要求1所述的热成像检测方法，其特征在于，所述热源为点热源，所述散热装置呈环形排布。
3.如权利要求2所述的热成像检测方法，其特征在于，所述散热装置的圆心与所述点热源的中心连线垂直于所述散热装置所在的平面。
4.如权利要求1所述的热成像检测方法，其特征在于，所述热源为线热源。
5.如权利要求4所述的热成像检测方法，其特征在于，所述散热装置呈线形排布，与所述线热源均平行于所述待检物体的表面。
6.如权利要求1所述的热成像检测方法，其特征在于，所述待检物体的厚度小于12mm时，所述热源与所述散热装置分别设于所述待检物体沿厚度方向的两侧。
7.如权利要求6所述的热成像检测方法，其特征在于，所述热源为面热源。
8.一种热成像检测系统，其特征在于，包括
热源，用于对所述待检物体进行加热；
散热装置，设于所述热源的远端，为所述待检物体降温；
热成像装置，用于获取所述待检物体的热像图；
图像处理单元，用于对所述热成像装置获取的所述热像图进行图像处理。
9.一种热成像检测设备，其特征在于，包括权利要求8所述的热成像检测系统。
CN202111118898.9A 2021-09-24 2021-09-24 一种热成像检测方法，系统及设备 Pending CN113933349A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111118898.9A CN113933349A (zh) 2021-09-24 2021-09-24 一种热成像检测方法，系统及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111118898.9A CN113933349A (zh) 2021-09-24 2021-09-24 一种热成像检测方法，系统及设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113933349A true CN113933349A (zh) 2022-01-14

Family

ID=79276613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111118898.9A Pending CN113933349A (zh) 2021-09-24 2021-09-24 一种热成像检测方法，系统及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113933349A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04331360A (ja) * 1991-05-07 1992-11-19 Toshiba Corp 表層欠陥の検出装置
US20130077650A1 (en) * 2010-04-08 2013-03-28 Gerhard Traxler Thermographic Test Method and Testing Device for Carrying Out the Test Method
CN106248734A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 爱德森（厦门）电子有限公司 一种红外热成像检测技术中辅助激励的装置及方法
CN107462599A (zh) * 2017-08-21 2017-12-12 长沙学院 一种微波热声检测监测系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04331360A (ja) * 1991-05-07 1992-11-19 Toshiba Corp 表層欠陥の検出装置
US20130077650A1 (en) * 2010-04-08 2013-03-28 Gerhard Traxler Thermographic Test Method and Testing Device for Carrying Out the Test Method
CN106248734A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 爱德森（厦门）电子有限公司 一种红外热成像检测技术中辅助激励的装置及方法
CN107462599A (zh) * 2017-08-21 2017-12-12 长沙学院 一种微波热声检测监测系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
董宁琛;张志杰;尹武良;赵晨阳;: "基于激光热成像方法的奥氏体钢表面缺陷表征", 激光与红外, no. 02 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Deane et al. Application of NDT thermographic imaging of aerospace structures
WO2015056790A1 (ja) 亀裂検出システム及び亀裂検出方法
Wilson et al. Pulsed eddy current thermography: system development and evaluation
He et al. Dynamic scanning electromagnetic infrared thermographic analysis based on blind source separation for industrial metallic damage evaluation
Hung et al. Review and comparison of shearography and pulsed thermography for adhesive bond evaluation
Runnemalm et al. Automatic inspection of spot welds by thermography
CN203216857U (zh) 一种金属缺陷红外检测装置
Pastuszak et al. Methods of infrared non-destructive techniques: review and experimental studies
JP2011247718A (ja) 探傷方法及び探傷装置
Barakat et al. A one-dimensional approach towards edge crack detection and mapping using eddy current thermography
CN113933349A (zh) 一种热成像检测方法，系统及设备
Szwedo et al. Application of vibrothermography in nondestructive testing of structures
CN106645289A (zh) 红外磁光成像无损检测系统及方法
WO2019058993A1 (ja) 非破壊検査方法
He et al. Signal reconstruction and feature extraction of pulsed eddy current thermography for aerospace composites
Liu et al. Low-velocity impact damage detection in CFRP composites by applying long pulsed thermography based on post-processing techniques
Sakagami et al. Thermographic NDT based on transient temperature field under Joule effect heating
RU2568044C1 (ru) Электротермический способ выявления и определения дефектов в стенках элементов конструкции
Liu et al. Welding defects detection and classification by using eddy current thermography
Spagnolo et al. Flash thermography with a periodic mask: profile evaluation of the principal diffusivities for the control of composite materials
Machado et al. Characterization of Microchannels Produced by Friction Stir Channeling: An Experimental Study
Zhang et al. Metal Surface Defect Detection System Based on Semiconductor Laser and Infrared Thermal Imaging
Roemer et al. Laser spot thermography of ceramic materials
Taram et al. Assessment of nugget diameter of resistance spot welds using pulse eddy current thermography
Bashevskaya et al. Use of Infrared Thermography for Evaluating Linear Dimensions of Subsurface Defects

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination