[發(fā)明專利]一種非導(dǎo)電性產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷無損檢測的方法

有效

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• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108918557B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許家忠;鄭學海;田建德;劉新良;劉寶權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N22/02
• 分類號: G01N22/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種非導(dǎo)電性產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷無損檢測的方法。現(xiàn)有技術(shù)需要破壞產(chǎn)品形狀檢測內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，非破壞性x射線檢測技術(shù)應(yīng)用范圍有局限性。本發(fā)明的方法通過微波熱成像技術(shù)間接地將產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷成像檢測出來。將低頻微波均勻照射在產(chǎn)品表面，微波穿過產(chǎn)品內(nèi)部，受到結(jié)構(gòu)不一致性影響，在背面貼附的微波吸收加熱箔紙會產(chǎn)生不均勻性加熱程度，通過紅外攝像頭將內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布轉(zhuǎn)化為熱度分布圖像，然后由圖像處理算法將熱度分布圖像轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)缺陷特征顯示在計算機顯示器上，以提供檢測人員判別是否存在結(jié)構(gòu)缺陷的依據(jù)。采用本發(fā)明的檢測方法可以達到x射線成像方法的高分辨率水平，并且檢測安全性高，對檢測人員無輻射危害。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及用于非導(dǎo)電性復(fù)合材料成型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷無損檢測的方法，并且具體地設(shè)計一種檢測產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中內(nèi)部材料變化或其他結(jié)構(gòu)不一致性的方法，更具體來說，就是通過微波加熱和紅外成像技術(shù)探查復(fù)合材料產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷的方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料型材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷檢測技術(shù)是產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一道重要質(zhì)檢工序，工廠生產(chǎn)的復(fù)合材料型材會存在一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷的概率，導(dǎo)致產(chǎn)品應(yīng)用時因力學因素影響產(chǎn)生斷裂或局部破損。復(fù)合材料型材結(jié)構(gòu)可能存在各種不同的結(jié)構(gòu)不一致性問題，常見的復(fù)合材料型材內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷主要包括裂紋、氣孔、夾雜、間隙等。其中對于氣泡和夾雜這類的工藝性缺陷最為常見并且檢測困難，因為這類缺陷一般不表現(xiàn)為宏觀的結(jié)構(gòu)變化，但對于產(chǎn)品使用壽命的影響十分明顯。

檢測產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一致性的方式主要有兩種：破壞性檢測和無損檢測。其中破壞性檢測通常是通過對產(chǎn)品進行抽樣檢測，本質(zhì)上是破壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，通過對樣件斷層的觀察按概率推算整批產(chǎn)品的質(zhì)量，因此破壞性檢測可靠度不高。

目前最有效的無損壞性測試方法是x射線照相或放射性檢查(RT)。其直接成像潛力、高空間分辨率和斷層掃描的擴展能力具有明顯的優(yōu)勢。x射線無損探傷機的原理是利用x射線穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)其中結(jié)構(gòu)缺陷，x射線可以檢查金屬與非金屬材料及其制品的內(nèi)部缺陷。然而，x射線會釋放一定量的電離輻射，對被檢測產(chǎn)品和工人都是有害的，因此需要精心設(shè)計防輻射的安全措施，限制了其實際應(yīng)用領(lǐng)域。此外，通用的微波紅外成像無損探傷方法基于脈沖渦流加熱方式，對被檢測件主動加熱。此方法對金屬或非金屬導(dǎo)電材料是有效的，對于非金屬非導(dǎo)電材料檢測具有局限性。并且對于多層粘接產(chǎn)品，被測件本體加熱可能導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬性發(fā)生熱變形或變質(zhì)影響。

微波熱成像檢測系統(tǒng)和方法有效地避免電離輻射所帶來的危害，微波對非金屬非導(dǎo)電材料幾乎是穿越而不被吸收的，微波比其它用于輻射加熱的電磁波如紅外線、遠紅外線等波長更長，因此具有更好的穿透性。通過間接成像方法可以避免對檢測產(chǎn)品的直接損傷或二次損害。對于特定的介質(zhì)，由于微波能與介質(zhì)發(fā)生一定的相互作用，以固定的微波頻率照射介質(zhì)，使介質(zhì)的分子每秒產(chǎn)生二十四億五千萬次的震動，介質(zhì)的分子間互相產(chǎn)生摩擦，引起的介質(zhì)溫度的升高，使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時加熱升溫，形成體熱源狀態(tài)。

應(yīng)當有利的是，提供用于無損檢測的系統(tǒng)和方法，其消除了由于射線輻射對檢測產(chǎn)品和工人造成危害的影響。這種方法通過微波生熱、紅外成像進行在線檢測，提高了產(chǎn)品缺陷檢測效率、減少對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的額外損傷、并且完全達到x射線成像檢測的高分辨率水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了復(fù)合材料型材結(jié)構(gòu)缺陷的無損檢測問題，提出一種非導(dǎo)電性產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷無損檢測的方法，其作用是通過微波熱成像原理，在不破壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和確保對人員無輻射影響的前提下，檢測產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在缺陷問題。該檢測方法和檢測系統(tǒng)具有可檢測多種類型的結(jié)構(gòu)缺陷、檢測靈敏度和精度高、可靠性好等有點，特別是可以達到放射性射線成像檢測方式的檢測水平和高空間分辨率，安全性更高，檢測成本低。

下面詳細公開的發(fā)明方案包括這樣的系統(tǒng)和方法：