GB/T 38883-2020 无损检测 主动式红外热成像检测方法

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  • 图5面热流激励的不同检测方式

    7.1.2红外热像仪在检测期间应对被测件表面的热辐射强度变化进行不间断采集,并实时输出采集 信号。 7.1.3红外热像仪根据大气窗口中的波长不同,一般分为短波红外热像仪、中波红外热像仪和长波红 外热像仪。 7.1.4应根据实际应用需要和被测件的温度变化范围选择不同工作波长的红外热像仪。例如,被测件 的温度变化范围在室温区间(一般为16℃~30℃)的检测,宜采用工作波长范围在中波红外或者长波 红外之间的红外热像仪。对于高温被测件(一般大于600℃)的检测,宜采用工作波长范围在短波红外 的红外热像仪。对于温度变化不在室温区间的非高温被测件,采取工艺验证试验,与其他已知可行无损 检测方法相比较,验证红外检测可行性。 7.1.5红外热像仪的参数与功能主要包括:制冷/非制冷、光谱响应范围、探测单元尺寸、空间分辨率 度测量范围、噪声等效温差、温度分辨率、温度测量精度、顺频、积分时间、图像显示与存储记录等。 7.1.6红外热像仪镜头一般分为标准镜头、广角镜头和显微镜头等。不同镜头的视场大小、空间分辨 率、焦距和光圈大小等参数不尽相同。一般来说,应根据检测对空间分辨率及视场的需求共同选择红外 热像仪和镜头。 7.1.7光学辅助设备一般包括:红外(反射)镜、滤波片、衰减片和三脚架等。必要时,采用光学辅助设 备进行检测。例如,利用红外(反射)镜对热像仪视场不可达的地方进行检测。 7.1.8红外热像仪、红外热像仪镜头和光学辅助应定期进行维护和清洁,

    加热,电涡流感应加热,振动、超声波等机械加载方式加热。采用制冷形成温度梯度变化,可选择喷冷水 器、冷喷雾器及冷风机等。 7.2.3热激励系统的选择应综合考虑:红外热像仪的性能;被测件的物理性能(如反射率、光吸收率等、 热物性及导电性等);被测件的形状、尺寸和不连续类型、深度范围等。 7.2.4常见的热源类型及其对应的热源波形和典型应用参见附录A

    招标投标7.3.1应具备控制热像仪采集开始和结束的能力和调整热像仪顿频的能力。

    /.3.1应具备控制热像仪 7.3.2应具备控制热激励开关的能力 7.3.3应具有对采集到的热图序列和热图进行存储的能力;应具有对热图序列进行连续查看或者播放 的能力;宜具有观看任意位置的温度或温度变化曲线的能力。 7.3.4应有适宜的信号处理与图像分析功能,如对信号进行傅里叶变换、对热图进行对比度调节、微分 变化和滤波处理等。

    .1检测环境应满足包括热像仪在内全部检测设备所需的温度、湿度及外界热辐射环境要求 3.2应排除或者减少周围环境背景的热辐射干扰影响,例如不必要的可见光、被测件附近的热源 3.3应考虑被测件与热像仪之间的其他物质对红外光的吸收、散射与反射作用。例如,空气中的温室 气体(水蒸气、二氧化碳氧化物等)对红外辐射有显著的吸收效应,会阻挡红外辐射的传播。 .4对于光热激励,检测前,应移除热激励单元前方的除被测件外的所有易反光物体。 3.5应避免在易燃和易爆的环境中进行作业

    9.1对比试块是已知材料特性和不连续信息的参考试块,可用作测试系统检测能力和调整检测工艺。 9.2对比试块的材料和制造工艺应与被测件相同,已知不连续可以是自然不连续或人工不连续。人工 不连续应模拟被测件的结构内部典型不连续所产生的热物理特性。 9.3对比试块的表面状态(如粗糙度等)和结构尺寸宜与被测件相同,小尺寸的对比试块应考虑检测边 界效应的影响。 9.4对比试块在正式使用前应采取至少一种有效的无损检测方法对其进行初次评价与鉴定,初次评价 与鉴定一般包括:不连续在对比试块上的位置、深度、数量、形状及尺寸等信息。 9.5对于初次评价与鉴定,对比试块除人工不连续部位外的区域一般应与待检样品的主动式红外热成 象检测具有相同或相近的响应,否则应作为不合格对比试块;对比试块上的人工不连续对于所采用的测 试评价方法应具有重复一致的响应结果,否则应作为不合格对比试块。 9.6应定期对对比试块进行有效性核查,可采用初次评价与鉴定的测试方法进行核查,核查对比试块 间应与初次评价响应结果是否一致。当核查发现对比试块的响应与初次评价与鉴定的结果之间出现差 异时,应予以记录,并进行有效地差异评价,考虑是否继续使用该对比试块。 9.7对比试块的制作参照附录B进行,也可与雇主协商设计其他方法进行制作

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    检测前,应根据被测件的材料特性和不连续类型选择合适的检测方式和按7.2的要求选择合适的 热激励单元。

    10.2.1检测前,应使被测件表面的发射率均匀,被测件发射率和被测件的材料、温度、表面粗糙度和表 面氧化膜厚度相关。 10.2.2对于表面发射率低和反射率高的被测件,在不影响被测件再次使用的前提下,宜采取一定的措 施提高被测件表面发射率和降低被测件表面反射率,如涂覆发射率高、反射率低的涂料或薄膜等。涂敷 的涂料或薄膜厚度应一致且不宜过厚,宜采用纯黑色或纯白色的涂料或薄膜(采用光热激励时,不推荐 采用白色涂料或薄膜)。 10.2.3检测前,应对被测件表面状况进行详细检查与记录,以排除表面不清洁导致的伪显示的可 能性。 10.2.4检测前,应注意激励源的使用安全,如使用激光激励时,应避免长时间看激光束和严禁直视激 光源,使用机械激励时,应佩戴降噪防护耳机。 10.2.5检测前应确保被测件处于表面热平衡状态,用手直接接触被测件会导致被测件热不平衡,应等 寺一段时间待被测件重新热平衡后开始检测。

    在使用红外热像仪前,应对红务 一股采用发射率高且长 的材料(例如黑色海绵)放置在距离热像仪镜头 盖热像仪视场)进行非均勾性校正

    根据检测要求和被测件结构确定一次成像视场范围。一般来说,采用大视场时,检测距离(热像仪 竟头和被测件间的距离)较长,检测的空间分辨率较低,采用小视场时,检测距离较短,检测的空间分辨 率较高。同时,可更换红外热像仪镜头来获得更高空间分辨率。 当采用同侧检测方式进行检测时,视场的选择应考虑降低被测件的表面反射率。 当感兴趣检测区域大于选择的视场范围时,可对被测件进行分区检测处理,分区检测时应考虑每 分区每次检测之间的热影响和作好分区标记。

    确定视场与检测距离后,应对热像仪进行对焦,使热像仪图像清晰。必要时,在检测工作距离处放 置对焦辅助参照物(如金属刻度尺),调节焦距,待参照物细节轮廓清晰可见时,完成对焦。改变检测距 离后,应重新对焦。

    热像仪光学系统轴线方向与垂直被测件表面的直线间夹角应小于45°,如不能满足,角度应最大不

    能超过60°。如果角度超过60°或检测面在背面,可使用红外反射镜

    10.3.5顿频与积分时间

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    应根据被测件热物理特性、红外热像仪性能和检测要求选择适当的热像仪帧频与积分时间,如果被 测件受热激励后温度变化较快,可选择更高顿频

    10.3.6 激励参数

    应根据被测件材料、厚度和表面状态选择合适的激励参数,如热源波形、激励能量、激励时间、 率和激励距离

    10.3.7 采集时间

    热像仪采集时间宜完整覆盖被测件温度变化过程,检测前可根据被测件的材料和厚度选择适当的 采集时间。对于导热快的材料,可采用短的采集时间,对于导热慢的材料,可采取长的采集时间。对于 司侧检测,采集时间宜大于热量从检测表面传递到检测背面所需时间的两倍

    检测前,按10.3.1~10.3.7的顺序对检测所需设置进行确认

    0.4.1完成热激励的选择以及检测准备和设置后,触发热激励单元对被测件表面进行激励,对于面热 流激励,产生的面热流分布区域应大于待检区域,并且激励能量密度应在被检区域内均匀分布。 0.4.2数据采集过程中,被测件应和热像仪保持相对静止。 0.4.3利用热像仪进行检测数据同步采集、记录与储存。一般针对原始热图序列和某一时刻的原始 热图进行数据保存,原始热图应采用无损格式进行保存如BMP、PNG、TIF、TIFF格式,不准许以 BMP、JPG等压缩格式存储。

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    式中: L一一检测距离(视场)下单个像素代表的实际尺寸,单位为毫米(mm); L 一物体长度,单位为毫米(mm);

    式中: L,一一检测距离(视场)下单个像素代表的实际尺寸,单位为毫米(mm); L一物体长度,单位为毫米(mm);

    进行主动式红外热成像检测时宜编写检测规程。检测规程宜包括以下内容: a) 适用范围; b) 检测设备; c) 检测的准备工作; d) 检测环境; e) 检测工艺与流程; f) 记录与报告

    检测报告宜包括以下内容: 检测日期; b) 检测人员; 被测件信息及检测区域; d) 检测环境条件(温度、湿度); e)红外热像仪的相关信息(可参照7.1.3中的内容进行记录); 热激励的相关信息(激励功率和激励源数量等); g 检测工艺参数; 检测评价; 其他(未在以上提及但影响检测结果的因素,如红外光学附件的使用等)

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    附录A (资料性附录) 常见的热源类型 常见的热源类型及其对应的热源波形和典型应用见表A.1

    1常见的热源类型和对应的热源波形和典型应

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    和自然不连实特性进行研究 比如: a 检测工艺的检测灵敏度; 表面或近表面裂纹相对于表面的倾斜度; C) 检测工艺对紧邻不同不连续的分辨与识别; d 自然不连续的不连续信息获取(如深度、蓄热系数等)。 对比试块的制作方法示例参照表B.1,裂纹类的对比试块参考B.2进行设计,分层类的对比试块参 考B.3进行设计。

    重庆标准规范范本表B.1对比试块的制作方法示例

    B.2裂纹类对比试块设计参考

    裂纹类对比试块参考设计图如图B.1所示。该对比试块采用人工槽口的方法模拟金属表面裂纹 适合采用涡流激励的红外热成像技术进行检测。 试块制作材料为铁素体钢S235,材料表面经过喷砂处理,表面粗糙度Ra为40μm~80um,槽口 由0.36mm沟槽宽度的电火花技术加工而成

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    B.3分层类对比试块设计参考

    图B.1裂纹类对比试块参考设计图

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    市政工程标准规范范本图B.2分层类对比试块参考设计图

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