CN202442969U - 红外无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种红外无损检测装置，包括激光调制模块，热成像模块以及电子测量模块，所述激光调制模块由红外激光管构成，其向测量物件发出红外光，所述热成像模块采用CCD线阵传感器，其接收测量物件辐射的光信号，并进一步转换为电信号，所述电子测量模块由MCU主控电路构成，其接收所述CCD线阵传感器的输出电信号，并进行处理。由于本实用新型中采用线阵CCD传感器做感光器件，其对红外线有良好的感光效应，因此本实用新型具有灵敏度高、结构简单、检测方便，实时快速能满足生产需求的优点。

Description

红外无损检测装置

技术领域

本实用新型涉及无损检测领域，具体地说是一种红外线无损检测装置。

背景技术

在无损检测技术中，通常有五种不同的常规检测技术，分别是射线检测、超声波检测、涡流检测、渗透检测、磁粉检测技术。

不同的检测技术有着不同的应用和检测范围，表1是这几种方法简单的介绍和对比分析。从表1中五种常规无损检测技术的对比可以看出，常规的无损检测技术各据特点，适用范围也不尽相同，同时也有较大的局限性。如对非金属材料进行检测，涡流检测和磁粉检测就无能为力，对于材质密度比较疏松的非金属材料，超声波检测也很困难，而射线检测尽管可以实现，但其装置又比较庞大，同时对人及其它动物有辐射危险，如防护不当极易对人体造成伤害。因而对于密度较疏松的非金属材料检测，寻求一种适合实际检测需求的探测技术显得尤为重要，红外热波无损检测技术就是新发展起来的一项无损检测技术，它可实现对金属、非金属及复合材料中存在的裂纹、脱粘、孔洞等缺陷进行检测，具有非接触、检测面积大、速度快、在线检测等优点。

表1常规无损检测技术对比表

检测类型	优点	局限性	适用范围
				射线检测	对体积缺陷敏感，如夹渣、气孔、未焊透等	成本高、不能检测与射线垂直方向的裂纹及缺陷深度，检测周期长、效率低。	焊接件、铸件、非金属制品及复合材料
超声检测	对缺陷分辨速度快、定位准确	小而薄的复杂零件、多层的复合材料、粗晶材料及形状复杂的结构均难以检测，速度慢，周期长。	焊接件、锻件、胶结接头及非金属材料
				磁粉检测	对铁磁材料的表面缺陷灵敏度高、操作简便	不能检测有色金属、非金属及非导磁材料，不能定量检测缺陷。	磁性材料的表面和近表面缺陷
渗透检测	设备简单、灵敏度高显示直观、可对大型构件和不规则零件检测	工艺复杂、只能检测表面的开口缺陷，不能检测多孔性材料。	各种非疏松材质的表面开口缺陷
				涡流检测	自动化程度高，易耦合、快速、成本低	只能检测近表面且形状规则缺陷	导电体的表面及近表面缺陷

红外热波无损检测技术是一门基础理论比较复杂、应用领域广泛的无损检测技术。其基本原理是：利用红外线的物理性质来进行测量。红外线又称红外光（分为近红外、中红外、远红外、极远红外），它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。所以根据不同材料的结构特性、缺陷性质等，设计不同种类的热激励源，如超声波、高能热灯、热风、红外激光等，并将其调制成方波、正弦波或其它波函数形式，对被测材料进行主动式加热，根据红外热成像理论，材料表面热播信号的传播将发生变化，根据物体表面热波信号的变化，可通过光学系统、红外敏感检测元件和电子测量转换电路来检测被测物体表面红外线能量变化，从而把这种变化转化为电信号的变化，然后根据建立的数据模型进行对比，最终显示出测量结果，通过在线连续扫描方式，可把扫描信息以图形方式在显示器中显示出来，利用图像软件处理系统进行更为直观的判别分析。

目前国内红外热波无损检测设备主要依靠国外进口，如红外热像仪设备，在该设备的具体应用中，所需要求的配套外围附加装置较多，使用复杂，并且设备价格昂贵，使用不方便，特别是在某些要求快速实时检测的时候不能发挥其固有的作用，在国内难以推广，因而设计一种价格适宜、检测方便、实时快速的满足生产需求的红外无损检测装置尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种结构简单，检测方便，实时快速，满足生产需求的红外无损检测装置，其尤其适用于棒状物体内部填充物密度、均匀度检测。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型的红外无损检测装置包括激光调制模块，热成像模块以及电子测量模块，所述激光调制模块由红外激光管构成，其向测量物件发出红外光，所述热成像模块采用CCD线阵传感器，其接收测量物件辐射的光信号，并进一步转换为电信号，所述电子测量模块由MCU主控电路构成，其接收所述CCD线阵传感器的输出电信号，并进行处理。

该检测装置中的热成像模块还包括CCD读出时序控制电路，其受控于所述MCU主控电路，并为所述CCD线阵传感器提供驱动信号。还包括设置在所述CCD线阵传感器之前的红外滤光镜以及设置在CCD线阵传感器之后的AD转换器，测量物件辐射的光信号经红外滤光镜滤除可见光后进入CCD线阵传感器，经光电转换后，输出电信号，AD转换器将输入的模拟信号转换为数字信号输出。

该检测装置中红外激光管与所述测量物件之间设置投光镜头，在所述测量物件与所述红外滤光镜之间设置成像镜头。

该检测装置中的激光调制模块还包括脉冲调制信号发生器、功率放大器，由所述MCU主控电路控制所述脉冲调制信号发生器对红外发射信号进行调制，调制信号通过所述功率放大器放大后驱动所述红外激光管。

该检测装置中的电子测量模块还包括报警及执行机构、存储器电路以及通讯接口电路。

该检测装置还包括显示模块，其由显示接口电路与显示器构成。

由于本实用新型中采用线阵CCD传感器做感光器件，其对红外线有良好的感光效应，因此本实用新型具有灵敏度高、结构简单、检测方便，实时快速能满足生产需求的优点。

附图说明

图1所示，为本实用新型具体实施方式的结构框图；

图2所示，为本实用新型具体实施方式中二值化处理后的显示效果图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型做一详细说明。

如图1所示，是本实用新型红外无损检测装置的结构框图，包括激光调制模块、测量物件、热成像模块、电子测量模块以及显示模块。

激光调制模块包括红外激光管、其向测量物件发出红外光，用于加热测量物件。热成像模块采用CCD线阵传感器，其对红外线具有良好的感光效应，测量物件经加热后辐射出光信号，经CCD线阵传感器进行光电转换后，输出电信号。电子测量模块包括MCU主控电路，其对红外发射信号进行调制，调制信号通过功率放大器放大后驱动红外激光管，并由投光透镜把光线转换为平行光束对被测量物体照射加热，使其表面温度发生变化，从而促使材料内部温度发生变化，在材料内部温度尚未达到热平衡时，通过其热红外特性对其进行检测；同时其接收CCD线阵传感器输出的电信号，并进行处理。

热成像模块还包括CCD读出时序控制电路、红外滤光镜和AD转换器。其中CCD读出时序控制电路受控于电子测量模块中的MCU主控电路，并为CCD线阵传感器提供驱动信号。在CCD线阵传感器和测量物件之间加一红外滤光镜，目的是消除可见光及其他无效光线对CCD线阵传感器的干扰，只让有用的红外信号通过。能够反应测量信号变化的模拟电压信号会从CCD线阵传感器输出，然后再由AD转换器对模拟量的信号进行数字量化，便于对信息加工、降噪、滤波、处理、传输、存储等。

电子测量模块还包括报警及执行机构、存储器电路和通讯接口电路。当红外无损检测装置检测到测量物件的缺陷或破损时，报警及执行机构将发出报警信号提示缺陷的存在，并作出后续的执行步骤。存储器电路将检测到的数字量化信息进行存储，可用于检测图像的实时输出。通讯接口电路可将报警信号或者检测到的数字量化信息传输至需要的外部机构。

测量时，MCU主控电路根据设定参数启动红外激光调制模块，并输出时间和空间的调制参数，在激光调制模块中，脉冲调制信号发生器启动，并根据MCU主控电路发出的时间和空间参数产生调制脉冲信号，然后由功率放大器对调制脉冲信号进行放大处理，进而推动红外激光管发光，为测量物件提供可控的红外加热热源。同时，MCU主控电路控制CCD读出时序控制电路工作，为CCD线阵传感器提供驱动信号，把CCD线阵传感器反应测量信号变化的模拟电压信号输出，然后由AD转换器对模拟量的信号进行数字量化，模拟信号数字量化后便对信息加工、降噪、滤波、处理、传输、存储等。量化后的数字信号由MCU主控电路读取，并对数字信号分析、运算处理，同时把处理后的信息存储在存储器电路中，该信息数据可由外部设备如电脑等通过通讯接口电路获得，也可把测量的数据信息实时同步与外部设备。

在完成一次的测量和数据量化过程中，便形成了一组图像数据，该组图像数据即为测量物件的一个断层扫描数据，其分辨率的大小由CCD线阵传感器的像素点多少决定。通过连续不断的对被移动物件进行扫描，即可形成被测移动物体连续不断的扫描画面数据，连续不断的断层图面信号数据在显示同步信号的配合下，就可以方便的把图像信号在显示器中显示出来，从而方便判断缺陷位置、形状等信息。

采用连续断层线扫描的方式，是可以在检测时不需要确定测试物件缺陷形状、大小的情况下、能够使系统快速做出反应，以便可以及时提供报警信号，方便人员进行其它操作。

能够清晰、完整的把被测试物件内部缺陷真实的反应出来并显示，需要对量化数字信息进行处理，本装置中，对图像数字信息进行了二值化处理，如图2所示经过二值化处理后的图像信息在显示器中显示的更加直观。

本实用新型专用于棒状物体内部填充物密度、均匀度检测。例如，检测烟草生产的烟支内部的烟丝填充；检测滤嘴棒内的丝束填充等。

Claims (7)

1.一种红外无损检测装置，包括激光调制模块，热成像模块以及电子测量模块，所述激光调制模块由红外激光管构成，其向测量物件发出红外光，其特征在于，所述热成像模块采用CCD线阵传感器，其接收测量物件辐射的光信号，并进一步转换为电信号，所述电子测量模块由MCU主控电路构成，其接收所述CCD线阵传感器的输出电信号，并进行处理。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述热成像模块还包括CCD读出时序控制电路，其受控于所述MCU主控电路，并为所述CCD线阵传感器提供驱动信号。

3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述热成像模块还包括设置在所述CCD线阵传感器之前的红外滤光镜以及设置在CCD线阵传感器之后的AD转换器，测量物件辐射的光信号经红外滤光镜滤除可见光后进入CCD线阵传感器，经光电转换后，输出电信号，AD转换器将输入的模拟信号转换为数字信号输出。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，在所述红外激光管与所述测量物件之间设置投光镜头，在所述测量物件与所述红外滤光镜之间设置成像镜头。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述激光调制模块还包括脉冲调制信号发生器、功率放大器，由所述MCU主控电路控制所述脉冲调制信号发生器对红外发射信号进行调制，调制信号通过所述功率放大器放大后驱动所述红外激光管。

6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电子测量模块还包括报警及执行机构、存储器电路以及通讯接口电路。

7.根据权利要求1、2、5或者6任一所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括显示模块，其由显示接口电路与显示器构成。

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