基于红外成像的无损检测技术研究

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  [摘 要]随着科技的不断进步,无损检测技术也得到了长足的发展,传统的无损检测技术已经无法满足现实的要求,而基于红外成像的无损检测技术作为一门跨学科的技术,近几年发展十分迅速,运用领域也十分广泛,大大的提高了设备的可靠性,成为了众多学者研究的热点。本文介绍了红外成像无损检测技术的基本原理以及运用领域,同时还深入的分析了该项技术的优势以及劣势,最后对该项技术的发展方向进行了相关的预测。
  [关键词]红外成像;无损检测
  中图分类号:V448.25+1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)14-0399-01
  无损检测指的是在不对被检测物体破坏或者损伤的情况下,对被检测物体进行检测的一种技术,主要检测其物体是否存在缺陷同时检测出缺陷的具体信息,从而判断物体所处的技术状态。红外热成像检测作为无损检测的方法之一,受到了广泛的运用,相较于传统的无损检测技术而言,红外热成像无损检测技术能够改善检测效果,有着精度高并且检测方便等特点。
  1、红外成像无损检测技术的运用领域
  1.1、电力设备的检测
  在国外,红外成像技术很早就用于了电力设备的检测,并且成立了有关的学会和机构,专门从事该项服务。而对于我国将红外成像技术运用至电力设备检测中的时间虽然较短,但目前也还是得到了广泛的普及,并且发展至今,获得了比较大的成效以及积累了大量的经验。
  1.2、混凝土的检测
  混凝土在受到火灾或者是冻融的侵害后,它的强度会随着侵害程度的不同而产生不同情况的下降,但是,目前还是没有比较有效的手段能够对其下降的程度进行检测。国内的研究机构在进行相关实验发现,通过对混凝土进行热照射,受到侵害部位的温度场分布会与未收到侵害有着非常明显的差别,那么,通过红外成像技术对侵害部位进行识别成为了可能。
  1.3、石油化工设备的检测
  在石化的生产流程中,基本上都着热交换,设备的热故障等会体现在石油化工设备的表面温度上。例如加热炉,它是在热状态下工作的,因此该设备的表面温度反应着它的工作状态,而表面温度又可以通过红外成像技术进行检测,因此,红外热成像技术可以对石油化工设备的状态进行检测,从而判断其是否处于正常的工作状态。目前,红外热成像技术在石油化工设备中得到了较好的应用,可以初步的实现诊断,但是,并没有上升至理论阶段,检验的过程还需要依靠大量的经验。
  1.4、金属材料的检测
  无损检测中一个最重要的部分就是金属材料的探伤,通过红外成像技术对金属材料进行无损检测,基本上可以做到非接触、定量化且快速的检测。同时,对于一些粘贴钢板强度的检测,传统的检测方法有敲击法,该方法主要还是需要依靠认为的估计,主观性比较大,很难进行掌握并且推广,无法做到精确的估计,而红外成像无损检测技术可以完全的克服上述的缺点,做到精确的判断。
  1.5、建筑物的渗漏检测
  建筑物的老化是一个无法避免的问题,在老化的过程中出现的一个最主要的问题就是建筑物的渗漏,在通常情况下,渗漏的源头往往非常难找到,只能凭着个人的经验对寻找源头,非常的不准确,无法有效的对相关问题进行解决。采用红外成像技术就可以非常容易的解决该问题,它可以轻而易举的检测出一些隐蔽部位的渗水源头。
  2、红外成像无损检测技术的优势
  2.1、非接触式
  红外成像无损检测技术室非接触式的,检测的结果是直接通过图像的方式显示出来,非常的直观,可以直接的对缺陷的大小和位置进行显示,还能够对其进行定量的分析。对于传统的无损检测技术超声波探伤,它的检测方式是接触式的,通过波形幅度来对检测结果进行表示,通常需要根据经验来进行判断,这无疑有着一定的主观性,经验不丰富的检测者很可能就得出一些错误的结论,同时,超声波探伤技术还很容易受到外界的干扰,例如散波等,从而容易导致检测错误。
  2.2、速度快
  红外成像无损检测技术有着极快的速度,因为其采用了成像技术,对于一个部件的检测,一般只需要几秒钟就可以完成。这可能在检测少数几个部件时,体现的还不是很明显,但是如果检测是大量的部件,那么,采用红外成像无损检测技术,可以极大的提升检测的效率。
  2.3、通用性强
  红外成像无损检测技术有着很强的通用性,可以运用的领域十分的广泛,如电力设备的检测、混凝土的检测等,既可以运用于金属材料的检测,也可以运用至非金属材料的检测,同时,即使面对受检测物的表面非常的复杂或者是存在着氧化层的情况,都能够有效的进行检测,例如对车辆中的一些部件进行检测,该部件可能是车辆中比较的重要的受力部件,此时采用传统的无损检测方法可能无法进行检测,但是,如果采用红外成像无损检测技术,就能够有效对车辆中的部位进行检测,从而判断其是否符合要求。
  3、红外成像无损检测技术的劣势
  3.1、图像解析能力较差
  红外成像主要是根据设备表面温度的不同而成像,然而设备表面的温差并不会有较大的差别,所以采用红外成像无损检测技术得出的图像的对比度都非常的低,从而造成图像的解析能力较差,对细节的分辩较为困难。
  3.2、穿透性较弱
  由于紅外成像主要是根据设备表面温度的不同而成像特点,产生的另外一个缺点就是无法透过透明的障碍物成像,例如玻璃这种透明的障碍物,检测设备无法通过红外成像检测出透明物后物体的温度差异,所以无法看清透明物后的障碍物。
  同时由于红外成像的基础是扫描受检测物理的表面温度,但是在固体中,红外辐射的穿透能力十分的有限,对于金属导体,最多能够穿透的厚度只有μm的数量级,对于非金属导体,其穿透能力也不到1mm。所以,在一些复杂的设备中,如果该设备的发热量非常的小,或者发生故障的地方距设备的表面非常远,热量从故障处传递至设备表处已经非常的不明显,或者设备内部热量的交换十分的复杂,那么通过红外成像的效果就会不明想,甚至是无法检测出相应的故障。   3.3、检测设备昂贵
  现如今,制约红外成像无损检测技术普及的一大原因就是成本问题,红外成像仪有着较高的成本,导致其在民用领域还是不够普及,但是,随着一些技术的突破。如肖特基势垒非致冷红外焦平面阵列的出現,使得低成本的红外成像仪成为了可能,随着今后技术的不断进步以及生产效率的不断提高,相信该检测设备的成本会不断地降低。
  4、结论
  红外成像无损检测技术的通用性使得其运用领域十分的广泛,采用该项技术有着十分明显的优势,无论是检测金属材料还是非金属材料,对于复杂的部件也能夠做到有效的检测,同时,不仅能够对材料是否存在缺陷进行评价,还能够对生产工艺进行分析,从对产品的生产工艺进行优化。
  在不同的领域,采用红外成像技术进行检测已经形成了不同的标准,它已经从理论阶段逐渐发展成为了适合各种工程用途的检测手段,在各行业的产品检测中发挥着重要的作用,为各个行业的发展奠定的着良好的基础,同时,操作人员的持证上岗,也保证着该项技术推广的技术性。
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