多模式红外检测热激励装置的研制

摘要

红外热波检测是一门新兴的跨学科、跨应用领域的综合性科学技术，而热激励技术是主动式红外热波检测的关键技术，热激励的均匀性不仅直接影响红外探伤热图的品质，而且关系到提取被测物体表面温度差的精度，进而影响到后期的缺陷定量识别，而常用的烘箱、电吹风、脉冲闪光灯等一些激励方式存在随机性，使得实验结果重复性较差，存在无法重现或断定是否是被检工件本身的问题。
　　针对上述问题，本文首先对热激励技术进行了详细分析，并对一些常用光源的物理参数进行对比后，选择红外灯泡作为激励源，实际测量了选定光源的光强分布，然后使用线性插值和三次样条插值方法对测量的离散数据进行拟合处理，得到了红外灯泡的均匀特性分布。
　　随后通过理论推导建立单灯热辐射模型，把单灯近似优化成了点光源，结合照度叠加原理，推导出多个光源叠加的关系式。然后根据多灯阵列的排列方式和照射距离的不同，计算出光源均匀性最高时，光源之间的最优中心间距。根据计算模型和实验测量结果自行设计和研制一套对激励时间、激励能量和模式均可调节的系统装置。该系统采用模块化设计，可根据被检工件的需要，选择相应激励时间和能量模式，实现对灯阵的实时梯度控制。根据理论计算，利用软件对加热源的辐照度特性进行了仿真，与实际测量结果基本一致，取得较好的效果。
　　为了测定该装置的均匀性，本文提出用标准方差法来表征热激励装置的均匀性。对研制的装置进行均匀性测定后，分别对玻璃钢复合材料和工程塑料进行了实际检测，并与实验室进口的热激励系统检测的结果进行对比，结果表明研制的激励系统均匀性高，具有较强的检测能力。综合分析表明本文所研制的热激励装置具有很高的可靠性和稳定性，且可多模式的对被检工件进行均匀加热。