DE10053112A1 - Vorrichtung und Verfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen

Info

Publication number
DE10053112A1
DE10053112A1 DE2000153112 DE10053112A DE10053112A1 DE 10053112 A1 DE10053112 A1 DE 10053112A1 DE 2000153112 DE2000153112 DE 2000153112 DE 10053112 A DE10053112 A DE 10053112A DE 10053112 A1 DE10053112 A1 DE 10053112A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
test
heat
microwave
transmitter
test specimen
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.)
Ceased
Application number
DE2000153112
Other languages
English (en)
Inventor
Erich Zabler
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE2000153112 priority Critical patent/DE10053112A1/de
Publication of DE10053112A1 publication Critical patent/DE10053112A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72Investigating presence of flaws
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G01N22/02Investigating the presence of flaws

Abstract

Es wird eine thermografische Prüfvorrichtung (5) und ein thermografisches Prüfverfahren, insbesondere zur Detektion von Delaminationen, Rissen oder Materialfehlern in Oberflächen, vorgeschlagen. Dabei ist vorgesehen, dass ein insbesondere elektrisch leitfähiger Prüfling (10) über einen Sender (14) zumindest bereichsweise mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt wird und dass über einen Empfänger (13), insbesondere ein bildgebendes System (15), in einem Prüfbereich (11) eine mit dem Sender (14) in den Prüfling (10) eingebrachte Wärmemenge und/oder deren Ausbreitung bevorzugt ortsaufgelöst und zeitaufgelöst detektiert wird. Der Sender ist weiter ein Mikrowellensender (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung und ein Prüfver­ fahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen, insbe­ sondere zur. Detektion von Delaminationen, Rissen oder Mate­ rialfehlern in Oberflächen, nach der Gattung der unabhängi­ gen Ansprüche.
Stand der Technik
In vielfältigen technischen Gebieten, beispielsweise der Qualitätssicherung, besteht Bedarf an der Detektion von Ris­ sen, Materialfehlern oder Ablösungen von oberflächlich auf­ gebrachten Beschichtungen (Delaminationen) bei metallischen oder aus sonstigen, elektrisch leitfähigen Materialien be­ stehenden Halbzeugen oder Endprodukten, die beispielsweise durch thermische Vorgänge beim Gießen oder auch in der Kalt­ verformung entstanden sind. Weiterhin ist auch die Detektion von Rissen in Schweiß- bzw. Lötverbindungen, die großenteils oberflächlich auftreten, teilweise jedoch auch unter der Oberfläche des Prüflings verborgen sind, von großer techni­ scher Bedeutung.
Eine bekannte Methode zur Detektion von Rissen oder Materi­ alfehlern in Oberflächen ist die sogenannte "aktive Thermo­ grafie". Dabei wird in den zu prüfenden Körper Wärme einge­ leitet, und das dynamische Verhalten seiner Oberfläche hin­ sichtlich der Aufnahme und der Ausbreitung dieser Wärme mit einem schnellen infrarotempfindlichen Sensor oder einem bildgebenden System, beispielsweise mit einer Infrarot- Kamera, beobachtet. Dabei stellt man fest, dass an den Stel­ len, an denen sich Defekte bzw. Risse befinden, die einge­ leitete Wärme langsamer eindringt als an fehlerfreien Stel­ len, so dass daraus an oder unter der Oberfläche des Prüf­ lings befindliche Defekte oder Risse lokalisierbar sind.
Die Einbringung von Wärme in den Prüfling kann einerseits durch einen einzelnen Impuls erfolgen (Puls-Thermografie) oder auch periodisch (Lock-in-Thermografie), wobei man bei Letzterer sowohl das Amplitudenverhalten als auch das Pha­ senverhalten der zu analysierenden Oberfläche hinsichtlich der Aufnahme und der Ausbreitung von Wärme analysiert.
An Methoden zur Einbringung von Wärme in einen Prüfkörper ist bekannt, diesen einem Lichtblitz oder einem kontinuier­ lichen Lichteinfall auszusetzen, wobei dieses Licht bei­ spielsweise intensitätsmoduliert ist oder im infraroten Fre­ quenzbereich liegt. Daneben ist bekannt, den Prüfling ober­ flächlich mit Ultraschall zu beaufschlagen und darüber in diesen Wärme einzubringen, oder ihn direkt induktiv zu er­ wärmen.
Schließlich ist auch bereits bekannt, einen Prüfkörper mit Hilfe einer Mikrowellenantenne lokal mit Mikrowellen zu be­ strahlen und aus dem von dem Prüfkörper reflektierten Mikro­ wellensignal auf die Struktur bzw. die Intaktheit der Ober­ fläche des Prüfkörpers zu schließen.
Eine Zusammenfassung der vorstehend erläuterten Verfahren findet sich beispielsweise in dem Tagungsband "Thermografie- Kolloqium 1999", Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e. V., Universität Stuttgart, 25. September 1999, Seiten 13 bis bis 45.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung und das erfindungsgemä­ ße Prüfverfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass Mikro­ wellensignale nahezu beliebig schnell modulierbar sind, das heißt, es sind auch lediglich kurzzeitige Prüfsignale oder periodische Pulse einsetzbar. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Erzeugung von Wärme durch Einstrahlung von Mikro­ wellen in den Prüfling in ihrer Art sehr verwandt ist mit einer induktiven Erwärmung, es sich dabei aber nicht um eine transformatorische Kopplung von Sender und Prüfling handelt, welche nur geringe Zwischenräume zwischen Induktor und Testobjekt zulässt. Mikrowellen haben zudem den Vorteil, dass sie sich als hochfrequente elektromagnetische Felder von ihrer Sendeantenne in bekannter Weise als Wellen ablösen und beispielsweise als gebündelter Strahl auch über größere Abstände von typischerweise einen Meter bis wenige Zentime­ ter gerichtet auf das zu prüfende Objekt leiten lassen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise gegenüber einer Induktionserwärmung liegt darin, dass nunmehr eine flächen­ hafte Anregung eines Oberflächenbereiches des Prüflings auch über größere Luftspalte möglich ist.
Gegenüber einer Beaufschlagung mit Licht bzw. Infrarotstrah­ lung hat der Einsatz von Mikrowellenstrahlung den Vorteil, dass eine beispielsweise glänzende Metalloberfläche eines Prüflings die eingestrahlte Mikrowellenenergie nur in einem geringen Anteil reflektiert, d. h. diese wird gut absorbiert. Weiterhin erfordert der Eintrag von Wärme in einen Prüfling mit Hilfe von sichtbarem oder infrarotem Licht vielfach eine Einschwärzung des Prüflings um zu nennenswerten Messeffekten zu gelangen. Auf eine solche Einschwärzung kann erfindungs­ gemäß ebenfalls verzichtet werden, so dass das vorgeschlage­ ne Prüfverfahren und die vorgeschlagene Prüfvorrichtung auch in der Serienfertigung bzw. der Massenproduktion ohne weite­ res einsetzbar ist.
Die Beaufschlagung des Prüflings mit Mikrowellen hat gegen­ über dem Einsatz von Ultraschall den Vorteil, dass die ver­ wendeten Mikrowellen berührungslos in den Prüfling eingekop­ pelt werden können, während Ultraschall stets mechanisch gut angekoppelte Sonotroden erfordert, die aufgrund der hohen Ultraschallenergien den Prüfling am Einkoppelpunkt leicht zerstören oder schädigen können. Weiterhin hat die Verwen­ dung von Mikrowellen gegenüber Ultraschall den Vorteil, dass der Prüfling flächig bzw. ganzflächig bestrahlt werden kann, während bei Einsatz von Ultraschall der Prüfling in einer beträchtlichen Nahumgebungszone um den Einkoppelpunkt nicht prüfbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildung in der Erfindung ergeben sich aus den in den unter Ansprüchen genannten Maßnahmen.
So ist vorteilhaft, dass wenn der Sender Mikrowellen mit ei­ ner Frequenz von 1 GHz bis 100 GHz, insbesondere 2 GHz bis 40 GHz bei einer Leistung von 0,1 Watt bis 1 kW, insbesonde­ re 1 Watt bis 100 W, emittiert. Zudem ist vorteilhaft, wenn der eingesetzte Mikrowellensender von dem Prüfling beabstan­ det ist und einen Bereich der Oberfläche des Prüflings be­ vorzugt periodisch moduliert, insbesondere gepulst, mit Mi­ krowellen bestrahlt.
Zur Analyse der in den Prüfling eingebrachten Wärmemengen und/oder der Ausbreitung dieser Wärmemenge in dem Prüfling ist vorteilhaft, wenn ein bildgebendes System eingesetzt wird, das eine Infrarot-Kamera oder eine Mehrzahl von Infrarot-Sensoren aufweist, mit der oder denen die eingebrachte Wärmemenge bzw. die Ausbreitung dieser Wärmemenge in einem Prüfbereich in der Oberfläche des Prüflings als Funktion der Zeit und als Funktion des Ortes detektierbar ist. Die er­ reichbare Zeitauflösung ergibt sich dabei im Wesentlichen aus der Anzahl der Bilder pro Sekunde, die das bildgebende System bzw. die Infrarot-Kamera aufnehmen kann. Kommerziell erhältliche Infrarot-Kameras sind derzeit in der Lage mehr als 1000 Bilder pro Sekunde aufzunehmen, was die Ausbreitung von Wärme in beispielsweise metallischen Oberflächen mit ausreichender Genauigkeit beobachtbar macht.
Zeichnung
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und in der nachfol­ genden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine Prinzipskizze einer Prüfvorrichtung zur Detektion von Rissen oder Materialfehlern in der Oberfläche eines Prüflings.
Ausführungsbeispiel
Die Figur erläutert am Beispiel eines Prüflings 10, bei­ spielsweise einer metallischen Überwurfmutter, den Einsatz der Prüfvorrichtung 5 zur Analyse von Rissen oder Material­ fehlern in der Oberfläche des Prüflings 10. Dazu ist zu­ nächst vorgesehen, dass die Oberfläche des Prüflings 10 be­ reichsweise mit einem Mikrowellensender 14 mit Mikrowellen bestrahlt wird, die in dem Prüfling 10 eine Erwärmung bewir­ ken.
Gleichzeitig ist vorgesehen, dass diese Erwärmung des Prüf­ lings 10 und die Ausbreitung der eingekoppelten Wärme als Funktion der Zeit und des Ortes in einem Prüfbereich 11, der sich in einer Umgebung der Oberfläche des Prüflings 10 be­ findet, mit Hilfe einer Infrarot-Kamera 13 detektiert und als Folge von Infrarot-Bildern aufgezeichnet wird. Die In­ frarot-Kamera 13 ist dabei Teil eines bildgebenden Systems 15, das auch eine Auswerteeinheit 12 umfasst.
Weiterhin ist gemäß der Figur vorgesehen, dass der Mikrowel­ lensender 14 mit einer Steuereinheit 16 in Verbindung steht, mit der die von dem Mikrowellensender 14 emittierte Mikro­ wellenstrahlung pulsbar ist, und dass die Steuereinheit 16 und die Auswerteeinheit 12 elektrisch miteinander verbunden sind, so dass darüber eine zeitliche Korrelation bzw. Syn­ chronisation der Pulsung der Mikrowellenstrahlung mit der Detektion von in den Prüfling eingebrachter Wärme mit Hilfe der Infrarot-Kamera 13 erfolgen kann.
Im Einzelnen ist vorgesehen, dass der Mikrowellensender 14 Mikrowellen mit einer Frequenz von 1 GHz bis 100 GHz, insbe­ sondere 2 GHz bis 40 GHz, emittiert. Die Leistung der von dem Mikrowellensender 14 emittierten Mikrowellen beträgt im Dauerstrichbetrieb 0,1 Watt bis 1 kW, vorzugsweise 1 Watt bis 100 W.
In einer bevorzugten Ausführungsform emittiert der Mikrowel­ lensender 14 periodisch gepulste Mikrowellen, wobei die Dau­ er der einzelnen Mikrowellenpulse zwischen 0,1 Sekunden und 10 Sekunden, beispielsweise 1 Sekunde, liegt.
Der Mikrowellensender 14 ist weiter in einem typischen Ab­ stand von ca. 3 cm bis 50 cm von der Oberfläche des Prüf­ lings 10 entfernt angeordnet, wobei gegebenenfalls zusätzli­ che, in der Figur nicht dargestellte Mittel zur Fokussierung der von dem Mikrowellensender 14 emittierten Mikrowellen­ strahlung auf einen definierten Bereich der Oberfläche des Prüflings 10 vorgesehen sind. Der von dem Mikrowellensender 14 bestrahlte Bereich der Oberfläche des Prüflings 10 hat eine typische Ausdehnung von einigen mm2 bis zu 100 cm2, vorzugsweise 1 cm2 bis 10 cm2. Diese Fläche ist jedoch an den Einzelfall adaptierbar und im Wesentlichen durch die zugäng­ liche Oberfläche des Prüflings, den von dem bildgebenden Sy­ stem erfassbaren Bereich und die Homogenität der einge­ strahlten Mikrowellen über die bestrahlte Fläche beschränkt.
Da der Prüfling 10 im konkreten Beispiel aus Stahl besteht, sind die eingestrahlten Mikrowellen aufgrund des Skin- Effektes typischerweise auf einen Bereich von einigen Mikro­ metern in der Oberfläche des Prüflings 10 beschränkt, d. h. die eingestrahlten Mikrowellen bewirken zunächst eine ober­ flächennahe Erwärmung des Prüflings 10, die sich dann sowohl lateral als auch in die Tiefe des Prüflings 10 ausbreitet.
Besonders ausgeprägt ist bei Metallen die Ausbreitung der eingebrachten Wärme in die Tiefe des Prüflings 10, so dass trotz des Eindringtiefe der Mikrowellenstrahlung von ledig­ lich einigen Mikrometern die Oberfläche des Prüflings 10 schon nach einigen Millisekunden bis in eine Tiefe von typi­ scherweise 10 bis 100 Mikrometern erwärmt ist.
Die Detektion von Rissen oder Materialfehlern in der Ober­ fläche des Prüflings 10 beruht wesentlich darauf, dass die Aufnahme und Ausbreitung von Wärme in dem Prüfling 10 von dessen Materialbeschaffenheit bzw. Oberflächenbeschaffenheit abhängig ist. Daher wird der Prüfling 10 in einem Prüfbe­ reich 11, der innerhalb des der Mikrowellenstrahlung des Mi­ krowellensenders 14 ausgesetzten Bereiches liegt, mit dem bildgebenden System 15 diesbezüglich in seinem dynamischen Verhalten analysiert. Übliche Infrarot-Kameras 13 sind in der Lage, Änderungen der Temperatur einer Oberfläche im Be­ reich von weniger als 20 mK aufzulösen. Insofern gelingt es mit Hilfe der Infrarot-Kamera 13, eine durch die Mikrowel­ lenbeaufschlagung hervorgerufene Änderung der Temperatur des Prüflings 10 in dem Prüfbereich 11 von weniger als 50 mK, insbesondere weniger als 20 mK, ortsaufgelöst und zeitaufge­ löst zu erfassen.
In diesem Zusammenhang sei betont, dass die von dem Mikro­ wellensender 14 emittierte Mikrowellenleistung und die Dauer der einzelnen Mikrowellenleistungspulse derart bemessen ist, dass die Änderung der Temperatur in der Oberfläche des Prüf­ lings 10 bzw. im Prüfbereich 11 lediglich zwischen 10 mK und 1 K, vorzugsweise 20 mK bis 200 mK, liegt. Insofern sind ge­ eignete Leistungswerte für die eingestrahlten Mikrowellen bzw. geeignete Mikrowellenpulszeiten, die natürlich von dem Material des Prüflings 10 abhängig sind, im Einzelfall durch einfache Vorversuche zu ermitteln.
Die in der Figur dargestellte, handelsübliche Infrarot- Kamera 13 weist beispielsweise einen Sensor-Chip mit 256 × 256 Bildpunkten auf, und ist in der Lage 100 bis 2000 Bilder pro Sekunde, insbesondere 300 bis 1000 Bilder pro Sekunde, des Prüfbereiches 11 aufzunehmen. Damit ist eine ausreichend hohe Zeitauflösung der dynamischen Ausbreitung von Wärme in dem Prüfling 10 durch das Einstrahlen von Mikrowellen ge­ währleistet.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass die Aufnahme von In­ frarot-Bildern des Prüfbereiches 11 mit Hilfe des bildgeben­ den Systems 15 mit der Emission von Mikrowellen durch den Mikrowellensender 14 synchronisiert ist, so dass sobald ein Mikrowellenpuls von dem Mikrowellensender 14 emittiert wird, die Auswerteeinheit 12 die Aufnahme von Bildern in dem Prüf­ bereich 11 durch die Infrarot-Kamera 13 startet. Auf diese Weise stehen mit einer Zeitauflösung von typischerweise 1 ms bis 10 ms, insbesondere 1 ms bis 3 ms, zweidimensionale Bil­ der des Prüfbereiches 11 zur Verfügung, aus denen ortsaufge­ löst die Temperatur und die Veränderung der Temperatur als Funktion der Zeit bestimmbar ist.
Insbesondere erstreckt sich die Analyse der in den Prüfling 10 eingebrachten Wärmemenge und deren Ausbreitung in dem über eine Zeitspanne von weniger als 100 ms, insbesondere weniger als 50 ms, nach dem Beginn eines Mikrowellenlei­ stungspulses, so dass nach dieser Zeitspanne eine Vielzahl von Infrarot-Bildern der Oberfläche des Prüfbereiches 11 zur Verfügung steht. Diese werden anschließend einer dynamischen Signalauswertung mit Hilfe eines in die Auswerteeinheit 12 integrierten Computers und einer üblichen Bildverarbeitungs- Software unterzogen.
Im übrigen sei erwähnt, dass die Infrarot-Kamera 13 bevor­ zugt elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 600 nm bis 3000 nm, insbesondere von 800 nm bis 2000 nm, de­ tektiert.
Die Ortsauflösung bei der Analyse der Oberfläche des Prüf­ lings 10 in dem Prüfbereich 11 ergibt sich zunächst durch die Auflösung der Infrarot-Kamera 13, d. h. die Anzahl der einzelnen Bildpunkte und deren Ausdehnung. Weiter kann zur Erhöhung der Auflösung der Infrarot-Kamera 13 jedoch auch vorgesehen sein, dass das bildgebende System 15 zusätzlich eine nicht dargestellte optische Abbildungseinheit aufweist, die vor der Infrarot-Kamera 13 angeordnet ist, und die min­ destens eine Infrarot-Linse oder ein Linsensystem, bei­ spielsweise nach Art einer Lupe oder eines Mikroskopes, um­ fasst.
Im Übrigen ist es im Rahmen des erläuterten Ausführungsbei­ spiels ohne Weiteres möglich, über mehrere Mikrowellensender 14 unterschiedliche Bereiche der Oberfläche des Prüflings 10 beispielsweise gleichzeitig bestrahlen, und diesen insbeson­ dere gleichzeitig aus mehreren Richtungen zu analysieren. Dabei ist bevorzugt weiter vorgesehen, dass über eine Anordnung von Infrarot-Spiegeln die in die verschiedenen Prüfbe­ reiche 11, die jeweils innerhalb der einzelnen, mit den Mi­ krowellensendern 14 bestrahlten Oberflächenbereiche des Prüflings 10 liegen, jeweils eingebrachten Wärmemengen und deren zeitliche Ausbreitung gleichzeitig oder nacheinander erfasst werden. Dazu sind dann entweder mehrere Infrarot- Kameras 13 vorgesehen, die jeweils einen zugeordneten Prüf­ bereich 11 analysieren, oder alternativ lediglich eine In­ frarot-Kamera 13, auf deren Sensor-Chip mit Hilfe der Anord­ nung von Infrarot-Spiegeln die einzelnen Prüfbereiche 11 ne­ beneinander abgebildet werden. Insbesondere ist es damit möglich, simultan mehrseitige Aufnahmen eines Prüflings 10 zu erhalten.
Schließlich sei erwähnt, dass es die erläuterte Prüfvorrich­ tung 5 erlaubt, sowohl eine abtastende als auch eine ganz­ flächige Bestrahlung der Oberfläche eines Bereiches des Prüflings 10 vorzunehmen, und dass auch die lokal unter­ schiedliche Einbringung bzw. Ausbreitung von Wärme in den Prüfling 10 ortsaufgelöst und zeitaufgelöst sowohl durch Ab­ tasten der Oberfläche eines Prüfbereiches als auch durch ganzflächige Analyse erfasst werden kann.
Auf die Erläuterung weiterer Details zu dem bildgebenden Sy­ stem 15 und dem Mikrowellensender 14 mit der Steuereinheit 16 sei verzichtet, da derartige bildgebende Systeme 15 mit Infrarot-Kamera 13 und nachgeschalteter Auswerteeinheit 12 und geeigneter Auswerte-Software kommerziell erhältlich sind. Gleiches gilt auch für den Mikrowellensender 14 und die Steuereinheit 16. Zudem ist auch die zeitliche Synchro­ nisation von Mikrowellenemission und Infrarot-Detektion dem Fachmann prinzipiell geläufig.

Claims (16)

1. Prüfvorrichtung, insbesondere zur Detektion von Delamina­ tionen, Rissen oder Materialfehlern in Oberflächen, mit einem Sender mit dem ein Prüfling zumindest bereichsweise mit elektro­ magnetischer Strahlung beaufschlagbar ist, und einem Empfänger mit dem eine mit dem Sender in den Prüfling eingebrachte Wärme­ menge und/oder eine Ausbreitung dieser Wärmemenge in dem Prüf­ ling zumindest bereichsweise detektierbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Sender ein Mikrowellensender (14) ist.
2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (14) Mikrowellen mit einer Frequenz von 1 GHz bis 100 GHz, insbesondere 2 GHz bis 40 GHz, emittiert.
3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Sender (14) Mikrowellen mit einer Leistung von 0,1 Watt bis 1 kW, insbesondere 1 Watt bis 100 W, emittiert.
4. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (16) vorgesehen ist, mit der der Mikro­ wellensender (14) hinsichtlich der als Funktion der Zeit abge­ strahlten Mikrowellenleistung periodisch modulierbar oder puls­ bar ist.
5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensender (14) von dem Prüfling (10) beabstan­ det ist und einen Bereich der Oberfläche des Prüflings (10) be­ strahlt.
6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ein bildgebendes System (15) aufweist, mit dem die in den Prüfling (10) eingebrachte Wärmemenge oder die Ausbreitung der in den Prüfling (10) eingebrachten Wärmemenge in einem Prüfbereich (11) als Funktion der Zeit und/oder als Funk­ tion des Ortes detektierbar ist.
7. Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bildgebende System (15) mindestens eine Infrarot-Kamera (13) und/oder mindestens einen Infrarot-Sensor aufweist, mit der oder dem insbesondere 100 bis 2000 Bilder pro Sekunde aufnehmbar sind.
8. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mit dem Empfänger elektromagnetische Strahlung in dem Wellenlängenbereich von 600 nm bis 3000 nm, insbesondere 800 nm bis 2000 nm, detektierbar ist.
9. Prüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Mikrowellenbeauf­ schlagung hervorgerufene Änderung der Temperatur des Prüflings (10) in einem Prüfbereich (11) von weniger als 50 mK, insbeson­ dere weniger als 20 mK, ortsaufgelöst und/oder zeitaufgelöst messbar ist.
10. Prüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bildgebende System (15) eine optische Abbildungseinheit mit mindestens einer Infrarot-Linse aufweist.
11. Prüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sender (14) eine Mehrzahl von Bereichen der Oberfläche des Prüflings (10) gleichzeitig oder nacheinander bestrahlbar ist, und dass mit dem Empfänger (13), insbesondere mittels einer Anordnung von Spiegeln, eine in eine Mehrzahl von Prüfbereichen (11) jeweils eingebrachte Wärme­ menge und/oder deren jeweilige zeitliche Ausbreitung gleichzei­ tig oder nacheinander detektierbar ist.
12. Prüfverfahren zur Analyse von Prüflingen, insbesondere zur Detektion von Delaminationen, Rissen oder Materialfehlern in Oberflächen, wobei ein elektrisch zumindest schwach leitfähiger Prüfling mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird, und wobei eine durch die Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung in dem Prüfling eingebrachte Wärmemenge und/oder deren Ausbreitung detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (10) mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt wird.
13. Prüfverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Prüfling (10) analysiert wird.
14. Prüfverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Oberfläche des Prüflings (10) mit einer als Funktion der Zeit veränderlichen, insbesondere periodisch modu­ lierten oder gepulsten Mikrowellenleistung bestrahlt wird, und dass die Detektion der Wärmemenge und/oder die Analyse der zeit­ lichen Ausbreitung dieser Wärmemenge in dem Prüfling (10) mit der zeitlich veränderlichen Bestrahlungsleistung korreliert wird.
15. Prüfverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass während und/oder nach einem Mikrowel­ lenleistungspuls die Detektion der Wärmemenge und/oder deren Ausbreitung in dem Prüfling (10) über eine Zeitspanne von weni­ ger als 100 ms, insbesondere weniger als 50 ms, erfolgt, und dass während dieser Zeitspanne eine Mehrzahl von Infrarot- Bildern der Oberfläche des Prüfbereiches (11) aufgenommen wird.
16. Prüfverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass eine ganzflächige oder abtastende Be­ strahlung der Oberfläche eines Bereiches des Prüflings (10) er­ folgt, wobei eine lokal unterschiedliche Erwärmung und/oder Aus­ breitung von Wärme in dem Prüfling (10) in einem Prüfbereich (11) ortsaufgelöst und zeitaufgelöst ganzflächig oder abtastend detektiert wird.
DE2000153112 2000-10-26 2000-10-26 Vorrichtung und Verfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen Ceased DE10053112A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000153112 DE10053112A1 (de) 2000-10-26 2000-10-26 Vorrichtung und Verfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000153112 DE10053112A1 (de) 2000-10-26 2000-10-26 Vorrichtung und Verfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10053112A1 true DE10053112A1 (de) 2002-05-16

Family

ID=7661144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000153112 Ceased DE10053112A1 (de) 2000-10-26 2000-10-26 Vorrichtung und Verfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10053112A1 (de)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003062807A2 (de) * 2002-01-23 2003-07-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Prüfung der haftung von beschichtungen auf einem substrat mittels impulsthermographie
WO2007128942A1 (fr) * 2006-05-10 2007-11-15 Saint-Gobain Isover Methode de detection des defauts localises presents dans un matelas de fibres minerales
WO2009040168A1 (de) * 2007-09-25 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur ermittlung der thermoschockrobustheit und materialfestigkeit von sprödversagenden materialien
US20090245321A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Harry Israel Ringermacher Characterization of flaws in composites identified by thermography
WO2011076888A2 (en) 2009-12-22 2011-06-30 Rockwool International A/S System and method for online detection of enclosures in mineral wool, especially during production
WO2012038894A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-29 Ceramex Ltd Method and apparatus for filter condition inspection
DE102012006155A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg Sensoreinrichtung und Verfahren zur Detektierung und Lokalisierung von Rissen in Bauteilen
US8742347B2 (en) 2010-06-08 2014-06-03 Dcg Systems, Inc. Three-dimensional hot spot localization
US9025020B2 (en) 2010-10-22 2015-05-05 Dcg Systems, Inc. Lock in thermal laser stimulation through one side of the device while acquiring lock-in thermal emission images on the opposite side
CN104677944A (zh) * 2015-03-25 2015-06-03 何赟泽 一种微波调频热波成像系统及方法
CN104713906A (zh) * 2015-04-01 2015-06-17 何赟泽 一种微波锁相热成像系统及方法
CN104764770A (zh) * 2015-03-30 2015-07-08 南京航空航天大学 一种钢轨裂纹的脉冲涡流红外热成像检测系统及其方法
CN106233128A (zh) * 2014-04-30 2016-12-14 阿海珐核能公司 光热检测方法及相应的检测单元
RU2616438C1 (ru) * 2016-05-23 2017-04-14 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Способ теплового контроля композитных материалов
CN107543843A (zh) * 2017-09-18 2018-01-05 重庆交通大学 一种基于微波热成像的钢结构锈蚀检测装置及方法
CN107782786A (zh) * 2017-09-27 2018-03-09 重庆交通大学 一种基于脉冲微波致热测振的钢结构锈蚀检测装置及方法
CN108918557A (zh) * 2018-05-23 2018-11-30 哈尔滨理工大学 一种非导电性产品结构缺陷无损检测的方法
RU2703612C1 (ru) * 2018-11-29 2019-10-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Качество Неразрушающего Контроля" Способ неразрушающего контроля изделий из композиционных материалов, содержащих углеродное волокно
DE102020122132A1 (de) 2020-08-25 2022-03-03 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Ermittlung eines Wärmedurchgangs von Gebäuden

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3616220A1 (de) * 1986-05-14 1987-11-19 Willibald Luber Verfahren zur zerstoerungsfreien auffindung von hohlstellen und feuchtigkeit in den hohlstellen in und unter belaegen und abdichtungen auf bruecken
DE4204934A1 (de) * 1992-02-19 1993-08-26 Otto Dr Rer Nat Kroggel Verfahren zur riss- und fehlstellenerkennung bei bauteilen aus nichtmetallischen werkstoffen insbesondere natursteinplatten und steinen
US5417494A (en) * 1992-05-01 1995-05-23 Exid, Inc. Contactless testing of electronic materials and devices using microwaves
WO1999010731A1 (en) * 1997-08-29 1999-03-04 Northeastern University Microwave enhanced infrared thermography

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3616220A1 (de) * 1986-05-14 1987-11-19 Willibald Luber Verfahren zur zerstoerungsfreien auffindung von hohlstellen und feuchtigkeit in den hohlstellen in und unter belaegen und abdichtungen auf bruecken
DE4204934A1 (de) * 1992-02-19 1993-08-26 Otto Dr Rer Nat Kroggel Verfahren zur riss- und fehlstellenerkennung bei bauteilen aus nichtmetallischen werkstoffen insbesondere natursteinplatten und steinen
US5417494A (en) * 1992-05-01 1995-05-23 Exid, Inc. Contactless testing of electronic materials and devices using microwaves
WO1999010731A1 (en) * 1997-08-29 1999-03-04 Northeastern University Microwave enhanced infrared thermography

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003062807A2 (de) * 2002-01-23 2003-07-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Prüfung der haftung von beschichtungen auf einem substrat mittels impulsthermographie
WO2003062807A3 (de) * 2002-01-23 2003-12-31 Fraunhofer Ges Forschung Prüfung der haftung von beschichtungen auf einem substrat mittels impulsthermographie
JP2009536272A (ja) * 2006-05-10 2009-10-08 サン−ゴバン・イソベール 鉱物繊維マット中に存在する局所的な欠陥を検出する方法
WO2007128942A1 (fr) * 2006-05-10 2007-11-15 Saint-Gobain Isover Methode de detection des defauts localises presents dans un matelas de fibres minerales
NO340177B1 (no) * 2006-05-10 2017-03-20 Saint Gobain Isover Fremgangsmåte for detektering av lokaliserte defekter som er tilstede i en mineralfibermatte.
EA013200B1 (ru) * 2006-05-10 2010-04-30 Сэн-Гобэн Изовер Способ обнаружения локальных дефектов в минераловатном мате
FR2901023A1 (fr) * 2006-05-10 2007-11-16 Saint Gobain Isover Sa Methode de detection des defauts localises presents dans un matelas de fibres minerales
US8003946B2 (en) 2006-05-10 2011-08-23 Saint-Gobain Isover Method for detecting localized defects present in a mineral fiber mat
EP2018544B1 (de) 2006-05-10 2016-08-10 Saint-Gobain Isover Verfahren für den nachweis örtlicher defekte in einer mineralfasermatte
WO2009040168A1 (de) * 2007-09-25 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur ermittlung der thermoschockrobustheit und materialfestigkeit von sprödversagenden materialien
US20090245321A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Harry Israel Ringermacher Characterization of flaws in composites identified by thermography
US8393784B2 (en) * 2008-03-31 2013-03-12 General Electric Company Characterization of flaws in composites identified by thermography
DE112009000634B4 (de) * 2008-03-31 2020-03-05 General Electric Company Analyse von durch Thermographie erkannten Defekten in Verbundwerkstoffen
WO2011076888A2 (en) 2009-12-22 2011-06-30 Rockwool International A/S System and method for online detection of enclosures in mineral wool, especially during production
US9322715B2 (en) 2010-06-08 2016-04-26 Dcg Systems, Inc. Three-dimensional hot spot localization
US8742347B2 (en) 2010-06-08 2014-06-03 Dcg Systems, Inc. Three-dimensional hot spot localization
US9012850B2 (en) 2010-09-20 2015-04-21 Ceramex Ltd. Method and apparatus for filter condition inspection
WO2012038894A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-29 Ceramex Ltd Method and apparatus for filter condition inspection
US9025020B2 (en) 2010-10-22 2015-05-05 Dcg Systems, Inc. Lock in thermal laser stimulation through one side of the device while acquiring lock-in thermal emission images on the opposite side
US9098892B2 (en) 2010-10-22 2015-08-04 Dcg Systems, Inc. Lock in thermal laser stimulation through one side of the device while acquiring lock-in thermal emission images on the opposite side
DE102012006155B4 (de) * 2012-03-28 2015-07-30 Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg Sensoreinrichtung und Verfahren zur Detektierung und Lokalisierung von Rissen in Bauteilen
DE102012006155A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg Sensoreinrichtung und Verfahren zur Detektierung und Lokalisierung von Rissen in Bauteilen
CN106233128B (zh) * 2014-04-30 2020-07-10 阿海珐核能公司 光热检测方法及相应的检测单元
CN106233128A (zh) * 2014-04-30 2016-12-14 阿海珐核能公司 光热检测方法及相应的检测单元
CN104677944A (zh) * 2015-03-25 2015-06-03 何赟泽 一种微波调频热波成像系统及方法
CN104677944B (zh) * 2015-03-25 2018-04-17 何赟泽 一种微波调频热波成像系统及方法
CN104764770A (zh) * 2015-03-30 2015-07-08 南京航空航天大学 一种钢轨裂纹的脉冲涡流红外热成像检测系统及其方法
CN104713906B (zh) * 2015-04-01 2018-03-13 无锡双马钻探工具有限公司 一种微波锁相热成像系统及方法
CN104713906A (zh) * 2015-04-01 2015-06-17 何赟泽 一种微波锁相热成像系统及方法
RU2616438C1 (ru) * 2016-05-23 2017-04-14 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Способ теплового контроля композитных материалов
CN107543843A (zh) * 2017-09-18 2018-01-05 重庆交通大学 一种基于微波热成像的钢结构锈蚀检测装置及方法
CN107782786A (zh) * 2017-09-27 2018-03-09 重庆交通大学 一种基于脉冲微波致热测振的钢结构锈蚀检测装置及方法
CN108918557A (zh) * 2018-05-23 2018-11-30 哈尔滨理工大学 一种非导电性产品结构缺陷无损检测的方法
RU2703612C1 (ru) * 2018-11-29 2019-10-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Качество Неразрушающего Контроля" Способ неразрушающего контроля изделий из композиционных материалов, содержащих углеродное волокно
DE102020122132A1 (de) 2020-08-25 2022-03-03 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Ermittlung eines Wärmedurchgangs von Gebäuden
DE102020122132B4 (de) 2020-08-25 2023-01-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Ermittlung eines Wärmedurchgangs von Gebäuden

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10053112A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur thermografischen Analyse von Prüflingen
WO2020135118A1 (zh) 一种元素、缺陷与残余应力同时检测的方法及装置
DE69735744T2 (de) Zerstörungsfreies Prüfen: transiente, tiefenauflösende Thermographie
DE69833804T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur auswertung der integrität von verbindungen mittels laserinduziertem ultraschall
DE102014114181B4 (de) Verfahren zum Untersuchen eines Substrats und entsprechende Vorrichtung
US7966883B2 (en) Non-destructive inspection using laser-ultrasound and infrared thermography
DE60015555T2 (de) Abbildungsmethode mittels thermischer Resonanz
Tuli et al. Defect detection by pulse compression in frequency modulated thermal wave imaging
DE10150633C5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen, zerstörungsfreien automatischen Prüfung von Materialverbindungen, insbesondere der Qualitätskontrolle von Schweißverbindungen
Tashan et al. Investigation of the parameters that influence the accuracy of bond defect detection in CFRP bonded specimens using IR thermography
DE112013006039T5 (de) Verfahren und System zur Prüfung eines Musterteils mit Hilfe der Thermographie
DE3820862A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kontaktlosen untersuchung von oberflaechen und inneren strukturen eines festen pruefkoerpers
Palka et al. Non-destructive evaluation of puncture region in polyethylene composite by terahertz and X-ray radiation
Daryabor et al. Image fusion of ultrasonic and thermographic inspection of carbon/epoxy patches bonded to an aluminum plate
DE19933446C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Fehlern in metallischen Bauteilen
ITGE970086A1 (it) Termografia ad impulso costante.
CN100491970C (zh) 以THz波为光源的红外热波检测系统
EP2618958B1 (de) Nutzung der polarisation der wärmestrahlung zur detektion von 3d-strukturen
DE10331070B4 (de) Verfahren zur Charakterisierung von Werkstücken aus elektrisch leitfähigen Materialien
DE102016014967A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Beschichtungs-Dicke einer Zylinderlaufbahn
EP1659396A2 (de) Verfahren zum Nachweis von Fehlern in metallischen Bauteilen
DE4203272A1 (de) Verfahren zur phasenempfindlichen effektmodulierten rasterabbildung
DE10103689A1 (de) Thermographieverfahren
Maierhofer et al. Development of standards for flash thermography and lock-in thermography
DE102021208775B3 (de) Verfahren zur Erkennung von Defekten an stoffschlüssigen Verbindungen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection