在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,及時(shí)發(fā)現(xiàn)材料服役過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷至關(guān)重要。相較于渦流、滲透等傳統(tǒng)檢測(cè)手段和超聲、閃燈等激勵(lì)的主動(dòng)紅外檢測(cè)技術(shù),激光紅外熱成像技術(shù)不僅具有無(wú)需接觸、無(wú)污染、檢測(cè)效率高、可在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),還具有能量密度高及可對(duì)微小區(qū)域輸入高強(qiáng)度能量的特有優(yōu)勢(shì),可以遠(yuǎn)距離檢測(cè)材料的微小缺陷。然而,由于利用激光的主動(dòng)激勵(lì)進(jìn)行缺陷檢測(cè),需要熱量在材料表面或近表面堆積,并被熱像儀捕捉后經(jīng)處理成像。因此,對(duì)于低發(fā)射率、低吸收率的材料,激光紅外熱成像技術(shù)效果往往不盡人意。同時(shí),對(duì)于材料缺陷特征的表征是研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn),特別是針對(duì)難以表征的深度特征,研究者往往通過(guò)圖像處理、工藝方法進(jìn)行缺陷特征的定量識(shí)別與定性表征。此外,對(duì)于金屬材料的研究比較深入,特別是金屬材料表面裂紋的檢測(cè),因此對(duì)表面裂紋缺陷特征的表征比較完善。而對(duì)復(fù)合材料以及陶瓷材料等其他材料缺陷檢測(cè)的研究,近年來(lái)才逐漸增多,對(duì)復(fù)合材料分層、粘脫等缺陷的表征仍有不足,需要提出新的特征參數(shù)來(lái)完善。近年來(lái),激光紅外熱成像檢測(cè)材料缺陷的研究成果突增,檢測(cè)對(duì)象逐漸擴(kuò)寬,不再局限于金屬材料,對(duì)復(fù)合材料、陶瓷材料以及半導(dǎo)體等材料缺陷的研究不斷增多。對(duì)缺陷的表... 

【文章來(lái)源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(05)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

激光斑點(diǎn)紅外熱成像實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[13]

飛點(diǎn)熱成像的概念在20世紀(jì)60年代末由Kubiak等首次提出[9],伴隨著紅外探測(cè)器的推廣和激光技術(shù)的發(fā)展,研究學(xué)者開(kāi)發(fā)了LFSIT[10-11]。該技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示[18],激光器的激光穿過(guò)聚焦透鏡,利用光纖牽引,通過(guò)掃描裝置掃描,紅外輻射穿過(guò)透鏡聚焦到紅外熱像儀上,使用計(jì)算機(jī)控制掃描鏡并處理來(lái)自紅外熱像儀的圖像數(shù)據(jù),最終達(dá)到檢測(cè)缺陷的目的。LFSIT的優(yōu)點(diǎn)是不僅單位時(shí)間內(nèi)可檢測(cè)更多的區(qū)域,獲得更多的缺陷信息,而且控制指定檢測(cè)區(qū)域更加方便,更有利于自動(dòng)化檢測(cè)。然而,不足之處是仍然不具有傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)大面積覆蓋的能力,同時(shí)需要設(shè)置能夠以恒定速度移動(dòng)激光點(diǎn)的受控掃描裝置。1.2 線激勵(lì)

激光線掃描紅外熱成像技術(shù)(LLSIT)是基于LSIT發(fā)展而來(lái),由英國(guó)無(wú)損檢測(cè)研究中心的Li等[19]提出。起初用于快速檢測(cè)金屬表面垂直裂紋,隨著對(duì)其研究的深入,應(yīng)用范圍不再局限于金屬材料,在無(wú)機(jī)材料以及復(fù)合材料缺陷檢測(cè)中都有應(yīng)用。圖5為該技術(shù)所用的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[20],驅(qū)動(dòng)激光器,激光束通過(guò)光纖,并由光學(xué)頭部件將激光的形狀從點(diǎn)形轉(zhuǎn)換為線形,隨后線激光沿水平或垂直方向掃描目標(biāo)表面,缺陷引起的相應(yīng)熱響應(yīng)由紅外攝像機(jī)捕獲并且采集,最終經(jīng)過(guò)圖像處理,獲得缺陷的紅外熱成像圖。LLSIT的優(yōu)勢(shì)是便于自動(dòng)化成像,擁有更高的掃描速率,顯著縮短了掃描時(shí)間。研究表明,激光線掃描的掃描時(shí)間比激光點(diǎn)的掃描時(shí)間縮短了近9/10倍[21];不足之處在于操作復(fù)雜,不僅需要受控掃描裝置,而且檢測(cè)缺陷時(shí)需要對(duì)激光掃描速度進(jìn)行優(yōu)化,以匹配材料的熱性能。1.3 面激勵(lì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]主動(dòng)紅外熱像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 郭偉,董麗虹,徐濱士,瞿特.  無(wú)損檢測(cè). 2016(04)
[2]激光掃描自動(dòng)熱激勵(lì)紅外無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 柏逢明,孫福貴,黃永壽.  長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào). 1999(02)

博士論文
[1]CFRP層板缺陷與鋪層方向的紅外熱波雷達(dá)成像檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 龔金龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]激光熱成像檢測(cè)中信噪比改善若干關(guān)鍵技術(shù)[D]. 王曉寧.中國(guó)計(jì)量學(xué)院 2016
[2]激光鎖相紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究及系統(tǒng)研制[D]. 蔣玉龍.首都師范大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3452061