[發(fā)明專(zhuān)利]基于脈沖電流電磁熱效應(yīng)的金屬構(gòu)件缺陷紅外檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310540705.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103558249A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉康林;周立群;朱亞昆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N25/72
• 分類(lèi)號(hào): G01N25/72;G01N25/20;G01J5/10
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種金屬構(gòu)件的紅外無(wú)損檢測(cè)方法，特別是基于脈沖電流電磁熱效應(yīng)的金屬構(gòu)件缺陷紅外檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是新發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其原理是通過(guò)熱源對(duì)待檢測(cè)試件進(jìn)行加熱，采用紅外熱像儀采集試件表面溫度的實(shí)時(shí)圖像信號(hào)。在熱傳導(dǎo)過(guò)程中，當(dāng)試件內(nèi)部存在斷裂、氣孔、分層等缺陷時(shí)，材料的熱傳導(dǎo)性能會(huì)發(fā)生改變，試件的表面溫度產(chǎn)生不均勻分布。通過(guò)處理采集的溫度信號(hào)，從而可以判斷試件內(nèi)部缺陷信息。紅外檢測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬、非金屬及復(fù)合材料中存在的裂紋、脫粘等缺陷進(jìn)行檢測(cè)，具有非接觸、檢測(cè)面積大、速度快、在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

在紅外檢測(cè)過(guò)程中，一般要對(duì)待測(cè)試件進(jìn)行主動(dòng)式加熱。常用的方法有熱風(fēng)法、紅外輻射燈照射法、脈沖閃光法、超聲激勵(lì)法等，但這些主動(dòng)加熱方法均存在各自的缺點(diǎn)。熱風(fēng)法存在加熱不均勻的缺點(diǎn)，脈沖閃光法和超聲激勵(lì)法對(duì)表面缺陷和表層缺陷加熱效果好，有利于缺陷的檢測(cè)，但對(duì)于內(nèi)部缺陷效果并不理想。

對(duì)金屬試件通入脈沖電流，電流在金屬構(gòu)件的缺陷邊緣處會(huì)產(chǎn)生集中和繞流，電流密度隨之增大。由于電磁熱效應(yīng)和歐姆效應(yīng)，在非導(dǎo)電的缺陷邊緣附近，電能轉(zhuǎn)化成熱能，想到與在缺陷邊緣附近作用了一周的線熱源，從而使缺陷處溫度升高。缺陷處的溫度與金屬構(gòu)件上其他區(qū)域產(chǎn)生溫度差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)金屬構(gòu)件表面缺陷或內(nèi)部缺陷的檢測(cè)不能同時(shí)達(dá)到良好效果，提出了一種金屬構(gòu)件的紅外無(wú)損檢測(cè)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于脈沖電流電磁熱效應(yīng)的金屬構(gòu)件缺陷紅外檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟，

S01：連接脈沖電流發(fā)生裝置與被測(cè)金屬構(gòu)件，并通電；

S02：脈沖電流在金屬構(gòu)件的缺陷處產(chǎn)生集中和繞流，使得缺陷邊緣的電流密度增大，發(fā)生電磁熱效應(yīng)和歐姆效應(yīng)；

S03：在缺陷邊緣電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而缺陷邊緣溫度升高，與金屬構(gòu)件的其他區(qū)域形成溫度差；

S04：采用紅外熱像儀對(duì)待測(cè)金屬構(gòu)件的表面溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)紅外圖像采集；

S05：將采集到的圖像輸入計(jì)算機(jī)，分析熱像圖中是否存在溫度異常區(qū)域，以及溫度異常區(qū)域的數(shù)量與顏色；

S06：確定缺陷位置、缺陷數(shù)量和損傷程度。

進(jìn)一步的，所述脈沖電流發(fā)生裝置包括依次連接的交流電源、調(diào)壓器、升壓器、整流器、儲(chǔ)能電容組和放電開(kāi)關(guān)；所述脈沖電流發(fā)生裝置還包括一控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)分別與調(diào)壓器、升壓器、整流器、儲(chǔ)能電容組和放電開(kāi)關(guān)連接。

進(jìn)一步的，所述脈沖電流發(fā)生裝置的放電開(kāi)關(guān)依次連接被測(cè)金屬構(gòu)件、紅外熱像儀和計(jì)算機(jī)；所述放電開(kāi)關(guān)還連接有觸發(fā)單元。

進(jìn)一步的，由于電流方向與缺陷走向相垂直時(shí)，電磁熱效應(yīng)最明顯，故需根據(jù)檢測(cè)過(guò)程中的實(shí)時(shí)熱像圖，不斷調(diào)整直流放電電極位置，以便于準(zhǔn)確檢測(cè)出金屬構(gòu)件缺陷。

進(jìn)一步的，根據(jù)被測(cè)金屬構(gòu)件的厚度和尺寸，可以通過(guò)脈沖電流發(fā)生裝置的控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電流通路和電流強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述脈沖電流發(fā)生裝置由低壓交流電源引入，經(jīng)調(diào)壓器送到變壓器，輸出電壓經(jīng)過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流，并給儲(chǔ)能電容組充電，當(dāng)觸發(fā)單元送來(lái)高壓觸發(fā)脈沖時(shí)，放電開(kāi)關(guān)擊穿，電容器組對(duì)被測(cè)金屬構(gòu)件放電，使得金屬構(gòu)件的缺陷處發(fā)生電磁熱效應(yīng)和歐姆效應(yīng)，溫度升高，與與金屬構(gòu)件的其他區(qū)域形成溫度差。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明利用脈沖電流的在金屬構(gòu)件的缺陷處產(chǎn)生的電磁熱效應(yīng)，并結(jié)合紅外檢測(cè)技術(shù)對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果精度較高；

2、檢測(cè)過(guò)程不會(huì)對(duì)待測(cè)金屬構(gòu)件造成損傷；

3、檢測(cè)速度快、效率高、操作便捷。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于脈沖電流電磁熱效應(yīng)的金屬構(gòu)件缺陷紅外檢測(cè)方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的基于脈沖電流電磁熱效應(yīng)的金屬構(gòu)件缺陷紅外檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟，

S01：連接脈沖電流發(fā)生裝置與被測(cè)金屬構(gòu)件，并通電；

S02：脈沖電流在金屬構(gòu)件的缺陷處產(chǎn)生集中和繞流，使得缺陷邊緣的電流密度增大，發(fā)生電磁熱效應(yīng)和歐姆效應(yīng)；

S03：在缺陷邊緣電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而缺陷邊緣溫度升高，與金屬構(gòu)件的其他區(qū)域形成溫度差；