CN211652648U - 基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，包括电脉冲激励装置、金属试件、红外热像仪和计算机，所述金属试件上加工有裂纹，所述电脉冲激励装置与所述金属试件电性连接，以给金属试件通入电流，所述红外热像仪的探测方向正对所述金属试件，以检测金属试件表面温度场分布，所述红外热像仪与计算机电性连接，以将生成的红外热像图发送给计算机进行分析。该试验装置检测速度快，检测效果好，操作便捷。
Description
技术领域
本实用新型属于脉冲红外热像无损检测技术领域，具体涉及一种基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置。
背景技术
脉冲红外热像无损检测技术利用激励源对试件施加激励，由于缺陷处的热物性参数与试件材料不同，温度在试件内部传导时，缺陷会阻挡或者加快温度的传导，这样就会造成缺陷与试件温度不同，温度经过内部传导，传导到材料表面时会形成温度差。用红外热像仪实时记录这一温度变化，并用红外图像处理系统进行分析，即可识别出试件内部的缺陷。脉冲红外热像无损检测技术具有非接触、非破坏、检测精度高、检测面积大、便于在线检测、检测结果简单易懂等优点。
现有的脉冲红外热像无损检测大多以闪光灯、激光、红外灯管或热风作为激励源。闪光灯激励源检测精度和效率高，但装置体积大，深度大的缺陷检测不到，适用于金属、非金属和复合材料。激光激励源具有能量密度高、光强均匀、检测精度高等优点，但是体积大，装置复杂，需要水冷且需要图像校正，适用于金属、非金属和复合材料。红外灯管激励源波长范围宽，功率稳定，携带方便，但检测深度浅，适用于金属、非金属和复合材料。热风激励源具有体积小、便于携带、价格低廉等优点，但能量低，检测深度浅，适用于光吸收系数较小的材料。因此，有必要对采用不同激励源的红外热像无损检测装置进行设计和试验。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，该试验装置检测速度快，检测效果好，操作便捷。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，包括电脉冲激励装置、金属试件、红外热像仪和计算机，所述金属试件上加工有裂纹，所述电脉冲激励装置与所述金属试件电性连接，以给金属试件通入电流，所述红外热像仪的探测方向正对所述金属试件，以检测金属试件表面温度场分布，所述红外热像仪与计算机电性连接，以将生成的红外热像图发送给计算机进行分析。
进一步地，所述电脉冲激励装置为高压电源。
进一步地，所述金属试件包括试验段和设于试验段左、右两端的两个连接部，所述连接部的宽度大于试验段，两个连接部分别经过渡段与试验段两端连接为一体，两个连接部上均开设有用于固定试件的固定孔，所述试验段一侧表面正中间沿试件宽度方向开设有所述裂纹。
进一步地，所述金属试件未开设有裂纹的那一侧表面正对所述红外热像仪，以通过检测未加工有裂纹的金属试件表面温度变化来模拟埋藏裂纹的检测。
进一步地，所述试验装置配设有多个具有不同裂纹尺寸的金属试件，以通过检测不同金属试件来模拟不同裂纹的检测。
进一步地，所述金属试件为不锈钢构件。
进一步地，所述过渡段的两侧边为平滑过渡曲线，以与试验段的侧边连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，该试验装置以电脉冲为激励源，对加工有裂纹的金属试件进行红外热像无损检测试验，相对于其他热激励源而言，该试验装置检测速度快，检测效果好，结构简单，操作方便等优点，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型实施例的装置结构示意图。
图2是本实用新型实施例中金属试件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型提供了一种基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，如图1所示，包括电脉冲激励装置1、金属试件2、红外热像仪3和计算机4，所述金属试件上加工有裂纹，所述电脉冲激励装置与所述金属试件电性连接，以给金属试件通入电流，所述红外热像仪的探测方向正对所述金属试件，以检测金属试件表面温度场分布，所述红外热像仪与计算机电性连接，以将生成的红外热像图发送给计算机进行分析。
在本实施例中，所述电脉冲激励装置为高压电源。本装置所采用的高压电源为泰思曼 TD2202系列高压电源。TD2202系列高压电源是一款高性能数字化可编程高压电源，采用数字化的控制方式，可实现多种控制设定，纳秒级的拉弧瞬变响应能力确保电源无故障运行，效率可达 90％以上。该系列产品功能齐全，输出范围宽，还可通过软件加入需要的自定义功能。
红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。在本实施例中，装置使用的是德国欧普士Optris PI200红外热像仪。PI200红外热像仪是USB接口的摄像式热成像仪，双光路技术，实时同步可见光成像记录，结合了便携式红外热像仪和在线安装式的优点，主要应用于研发、材料分析和故障检修等方面，其突出的热灵敏性可以显示被检测对象的温度细节。
计算机上安装有与红外热像仪适配的图像处理系统。在本实施例中，图像处理系统采用的是Optris PIX connect软件系统，该系统是专为上述红外热像仪配套使用的图像处理系统，用于对红外热像仪记录的图像进行数据分析，主要功能包括记录试验对象温度变化过程，读取和导出热像图中任意点的温度等。
如图2所示，所述金属试件2包括试验段21和设于试验段左、右两端的两个连接部22。所述连接部的宽度大于试验段，两个连接部分别经过渡段23与试验段两端连接为一体，所述过渡段的两侧边为平滑过渡曲线，以与试验段的侧边连接。两个连接部上均开设有用于固定试件的固定孔24。所述试验段一侧表面正中间沿试件宽度方向开设有裂纹25，所述裂纹贯穿宽度方向，但不贯穿深度方向。在本实施例中，所述金属试件为304不锈钢构件。
试验时，所述金属试件未开设有裂纹的那一侧表面正对所述红外热像仪，以通过检测未加工有裂纹的金属试件表面温度变化来模拟埋藏裂纹的检测。这里需要说明的是，图1中金属试件与红外热像仪的相对位置关系并不是两者真实的相对位置关系，只是为了说明本装置的组成，而做的示意表示。
所述试验装置配设有多个具有不同裂纹尺寸的金属试件，以通过检测不同金属试件来模拟不同裂纹的检测。
在本实施例中，金属试件的总长度为100mm，厚度为2mm，所述试验段的长度为20mm，宽度为10mm，所述连接部的长度为30mm，宽度为26mm，所述过渡段的两侧边为半径16mm的圆弧曲线，所述固定孔为直径8mm的圆孔。
在五个不同的金属试件上，通过电火花加工，分别加工宽度均为0.2mm，深度分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.6的裂纹，即裂纹深度与试件厚度的比值分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.8。为了对埋藏的疲劳裂纹进行试验，在另外一个金属试件上通过电火花加工0.3mm深裂纹，在此基础上，通过疲劳试验机对试件施加疲劳载荷，当试件出现疲劳裂纹后停止，得到具有疲劳裂纹的试件。
本装置试验时，利用电脉冲激励装置产生高压脉冲电流，将脉冲电流通入金属试件中，电流在金属试件的裂纹处产生集中和绕流，形成电磁热效应和欧姆效应，在非导电的裂纹附近，电能转化成热能，从而使缺陷处温度升高，与金属试件的其他区域形成温度差。然后利用红外热像仪对其进行实时检测，获取被测的金属试件的表面温度场分布。最后，通过计算机分析红外热像图，即可分析基于电脉冲加热的红外热像无损检测对于不同深度的埋藏裂纹的检测效果，以及不同大小的脉冲电压对于埋藏裂纹的检测效果。试验结果表明，本装置可以有效检测出试件中的埋藏裂纹，且裂纹深度越大，越容易被检出。此外，电脉冲激励装置的脉冲电压越大，裂纹尖端处的温度越高，检测效果也越明显。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，其特征在于，包括电脉冲激励装置、金属试件、红外热像仪和计算机，所述金属试件上加工有裂纹，所述电脉冲激励装置与所述金属试件电性连接，以给金属试件通入电流，所述红外热像仪的探测方向正对所述金属试件，以检测金属试件表面温度场分布，所述红外热像仪与计算机电性连接，以将生成的红外热像图发送给计算机进行分析。
2.根据权利要求1所述的基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，其特征在于，所述电脉冲激励装置为高压电源。
3.根据权利要求1所述的基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，其特征在于，所述金属试件包括试验段和设于试验段左、右两端的两个连接部，所述连接部的宽度大于试验段，两个连接部分别经过渡段与试验段两端连接为一体，两个连接部上均开设有用于固定试件的固定孔，所述试验段一侧表面正中间沿试件宽度方向开设有所述裂纹。
4.根据权利要求3所述的基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，其特征在于，所述金属试件未开设有裂纹的那一侧表面正对所述红外热像仪，以通过检测未加工有裂纹的金属试件表面温度变化来模拟埋藏裂纹的检测。
5.根据权利要求3所述的基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，其特征在于，所述试验装置配设有多个具有不同裂纹尺寸的金属试件，以通过检测不同金属试件来模拟不同裂纹的检测。
6.根据权利要求3所述的基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，其特征在于，所述金属试件为不锈钢构件。
7.根据权利要求3所述的基于电脉冲加热的红外热像无损检测试验装置，其特征在于，所述过渡段的两侧边为平滑过渡曲线，以与试验段的侧边连接。
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