红外热波无损检测技术
6.红外检测技术
2. 红外热波检测设备
美国，创于1978年；
I系列 2-5万元
E系列 （3-12万元）
T系列 （15-26万元）
SC系列 （4-15万美元）
德国，创于1990年；
便携式
固定式
2. 红外热波检测设备
热像仪主要参数 名称 探测器材质 波长范围 图像大小 帧频 象元间距 测温范围 热灵敏度 测温精度 信噪比 外形尺寸 (mm) 重量(kg) 参数 MCT（碲镉汞） 3.7-4.8μm 640 × 512 最大117Hz 15 μm -20℃至3000℃ <18mK ±1 ℃或±1 % >66dB 253×130×168 （不含镜头） 4.95（不含镜头）
FLIR-SC7700M型外红热像仪
2. 红外热波检测设备
热激励装置 • 两只脉冲宽度为2毫秒氙灯，每个闪光灯最大能量为2.4 千焦。能量可调谐，两只相同规格的大电容，每只有六 个输出端口，包括800焦一个，1600焦一个，2400焦四 个。其能量输出可分为九个档位。外接220伏交流电源 随时充电 。
0. 什么是红外热波检测？
需要指出的是，由于应用热波原理并采用了主动式控制 热激励的方法，热波检测技术与传统的被动式红外热成 像检测是有本质区别的。
0. 什么是红外热波检测？
对于不同被检测物、检测环境和条件，需要有针对性地 设计采用大功率闪光灯、超声波、激光、THz波、热风 、电磁感应、电流、机械振动等方式的热激励手段，相 应的机械装置和控制装置及编制控制和图像数据处理软 件。
无损检测技术之
红外热波检测技术
周正干 2012-11-11
主要内容
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什么是红外热波检测 红外热波检测技术的特点和优势 红外热波检测设备
掌握无损检测技术中的红外线测温技巧
掌握无损检测技术中的红外线测温技巧红外线测温技巧的无损检测应用无损检测技术是一种非破坏性的检测方法，可以在不破坏被测物体的情况下获取其内部或表面的信息。
红外线测温技巧作为无损检测技术中的一种重要方法，在工业、医疗、军事等领域有着广泛应用。
掌握红外线测温技巧，可以帮助工程师准确、快速地检测物体的温度，识别异常区域，进行故障分析和预防，提高生产效率和安全性。
首先，我们来了解一下红外线测温技术的原理。
每个物体都会在不同的温度下辐射出特定的红外辐射，称为黑体辐射。
红外线测温技术通过感测被测物体辐射出的红外辐射，并将其转化为温度值。
由于红外辐射与物体表面的温度有关，因此可以通过测量红外辐射的强度和频率来准确测量物体的温度。
在掌握红外线测温技巧时，以下几个要点是需要注意的。
第一，要正确选择测温仪器。
红外线测温仪器有各种不同的类型和规格，不同的应用场景和要求需要选择相应的仪器。
例如，需要测量高温物体时，要选择能够承受高温的仪器；需要进行远距离测温时，要选择具备较高测距能力的仪器。
因此，在使用红外线测温技术之前，需要了解被测物体的特性和要求，选择合适的测温仪器。
第二，要控制测温距离和角度。
红外线测温仪器的准确度和精度受到测温距离和角度的影响。
通常来说，测温的距离应尽量保持相对恒定，避免过远或过近造成测温结果不准确。
另外，测温的角度也需要注意，正对物体测温可以得到更准确的结果，如果角度过大或过小，也会导致测温结果的误差。
第三，要考虑表面影响因素。
红外线测温技术在测温过程中，受到被测物体表面光学特性的影响。
例如，被测物体表面的反射、透射和折射等因素都会对测温结果产生影响。
因此，在进行测温时，要注意排除这些影响因素，以准确获得被测物体的温度。
第四，要进行校准和比对。
红外线测温仪器在使用一段时间后，可能会出现测温结果偏差的情况。
因此，定期进行仪器的校准和比对是必要的。
可以将测温仪器放置在已知温度的标准物体上，进行校准，以确保仪器的准确度和可靠性。
红外热波探伤的原理
红外热波探伤的基本原理红外无损检测是一种利用物体的热属性，通过观测、记录、分析和处理被检对象红外辐射及其变化的差异性来实现对物体表面下结构或缺陷进行检测的方法。
红外无损检测通常根据是否采用热激励分为主动式红外检测和被动式红外检测。
在主动式红外无损检测实验中，需要根据缺陷位置、大小、类型选择不同的热激励方式，在被动式检测中则利用其自身辐射信息来进行检测。
闪光灯激励红外热波检测是主动式红外检测的一种，该方法采用闪光灯阵列对被测物体表面进行脉冲加热，然后使用红外热像仪探测并记录被测物体在闪光灯激励前后的表面温场分布及其变化。
闪光灯发出的光脉冲在被测物体表面形成面热源，在热传导的过程中，被测物体表面的温度随之下降。
通常情况下，物体内部的结构或缺陷会影响其相应表面区域的冷却过程，热像仪探测并记录与之相应的表面温场变化，经过数据分析和处理可获得物体内部信息。
热波成像技术中热波在介质中传播，遵从热传导方程。
假设导热系数为常数，一维理想情况下热传导方程式：如果采用平面脉冲热源，则：式中：α＝k/ρcv，称为材料的热扩散系数，其中k 为热导率；ρ为密度；cv为比热容。
α值越大，通过物体的热扩散越快。
当物体内部结构或缺陷比基体材料导热慢时，该处会阻碍表面的热向下扩散，从而使热在表面积累，温度偏高；相反，当物体内部结构或缺陷比基体材料导热快时，会加快表面热的扩散，使表面温度偏低。
理想情况下假设面积无限大且厚度有限的试件，考虑脉冲的热源作用，无限个脉冲热源达到平衡，仍然满足方程的边界方程：仅考虑表面上温度的变化得：式中：c＝q/ρcv由于热像仪监测这种温场变化的动态过程，结构或缺陷信息出现的时序关系就反映了深度信息。
结构或缺陷信息出现的时间越早，离探测面越近；反之越深。
在热图中，通常用亮表示高温，用暗表示低温。
北京维泰凯信新技术有限公司，专注于红外无损检测技术和设备的研发、应用、推广，致力于提供最优化的红外无损检测整体方案。
红外热成像检测技术(3.3~3.5)
目标物体发 出红外辐射
A/D转 换器
逻辑时 序控制
非制冷红外成像框图
数字信号处理器主要是进行的是非线性校正等。
(a)校正前 (b)校正后 实际图像校正前后对比
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3.主动检测原理 如果向一个试件注入热量，其中一部分 热流必然向内部扩散，并引起试样表面的温 度分布的变化。
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对于无缺陷的物体，均匀注入热流，热量能够均匀 的向内部扩散或从表面扩散，因而表面的温度场分 布也是均匀的。
均质体反射法（单面法）
均质体透射法（双面法）
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若试样内部存在缺陷时，就会在试样有缺陷区和无缺陷区形成温差。 当物体内部含有导热性缺陷时，反射法试样表面就会出现温度较低 的局部冷区；透射法出现局部热区。
目标
红外光学系统
红外探测器
显示器
图像信号处理 与显示
探测器读出电路
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红外探测器输出的图像通常称为“热图像”，由于不 同物体甚至同一物体不同部位辐射能力和它们对红外线 的反射强弱不同。利用物体与背景环境的辐射差异以及 物体本身各部分辐射的差异，热图像能够呈现物体各部 分的辐射起伏，从而能显示出物体的特征。 同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人 眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像， 或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温 度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的 热图像。
2. 红外热像仪成像的原理
红外焦平面阵列的输出信号经 扫描焦平面阵列的不同部位、或按顺序将电荷传送到读 目标表面发射的红外辐射，经大气的红外窗口，一般是 光敏区接收到入射的红外辐射后，在红外辐射的入射位 红外辐射经过物镜聚焦，被聚焦后的红外辐射传输到红 A/D转换后进行DSP处理， 出器件中，读出这些电荷。 A/D 中波和长波红外窗口，传输到物镜，即红外光学系统。 置上产生一个与入射红外辐射性能有关的局部电荷。 外焦平面上，准确的说是在光敏区上。 转换一般是12~16位。
红外热波无损检测技术应用与进展
设备选用了非制冷热像仪，注重低成本化和便携的特点，运用了自主知识产权的处理算法。经过试验分析，设备检测结果达到了较为理想的状态。集成化更高的二代机正在研制中。
3 红外热波检测标准研制
自2003年以来首都师范大学、北京维泰凯信新技术有限公司、北京航空材料研究院红外热波联合实验室在红外热波无损检测方面做了大量的工作，积累了丰富的经验。2008年7月，课题组提交了“闪光灯激励红外热成像无损检测方法”标准化公益项目申请，针对“闪光灯激励红外热成像无损检测方法”的设备要求、操作规程等一系列问题进行研究，建立标准体系。项目组最终申报了导则、检测系统、试块、检测规范、应用等在内的8项标准的研究。
［4］李艳红，赵跃进，张存林.碳纤维基体涂层质量的红外热波检测［J］.中国激光，2009，36（5）：1489－1492.
［5］B FRANKE，Y H SOHN，X CHEN，et al.Thermal wave imaging application in thermal barrier coatings［J］.Engineering and ScienceProceedings，2005，26（3）：113－119.
［6］STEVEN M SHEPARD，YULIN HOU，JAMES R LHOTA.Thermographic measurement of thermal barrier coating thickness［C］.Proceedings of SPIE，［s.n］2005，5782：407－410.
图8 巨幅壁画热红外成像图
2 红外热波无损检测系统开发
目前，国内自主研发的成套的红外热波无损检测设备还较少，首都师范大学、北京维泰凯信新技术有限公司、北京航空材料研究院红外热波联合实验室致力于红外研究十多年，有的专家甚至在红外领域研究工作三十余年，对于主动式红外检测的激励、控制、数据处理形成自己独特的方法，积累了系统设计和研制的大量经验。图9是自主研制红外无损检测系统及其检测结果示例。
红外无损检测技术及其应用
红外无损检测是一种非接触式在线监测的高科技技术，它集光电成像、计算机、图像处理等技术于一体，通过接收物体发射的红外线，将其温度分布以图像的方式显示于屏幕，从而使检测者能够准确判断物体表面的温度分布状况。
它能够检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内、外部的发热情况，对发现设备的早期缺陷及隐患非常有效。
一、红外热像仪构成及原理红外无损检测所使用的设备叫红外热像仪，是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上。
在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换为电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。
二、红外无损检测技术特点红外无损检测技术与其他检测技术相比有以下特点：1）能实现非接触测量，检测距离可近可远2）精度比较高3）空间分辨率较高4）反应快5）检测时操作简单、安全可靠，易于实现自动化和实时观察6）采用周期性加热源加热时，加热频率不同可探测不同深度的缺陷。
当频率高时，有利于探测表面微裂纹；频率低时，可探测较深缺陷，但灵敏度降低7）采用热像仪检测能显示缺陷的大小、形状和缺陷深度三、红外无损检测技术应用现阶段，我国红外无损检测技术已经得到了广泛应用，主要应用于电力工业、钢铁工业、电子工业、石油化工、建筑、航空航天和医疗等领域。
1）电力方面：主要用于检测发电机组装置、输电线接头、绝缘部件等；2）在钢铁工业方面：红外检测技术可用于冶炼到轧钢的各个生产环节，例如热风炉的破损诊断、钢锭温度的测定、高炉残缺口位置的确定等；3）在电子工业方面：实现了印刷板电路的电动检测；4）在石油化工方面：对高温高压状况下的设备进行在线检测，为设备的维修和养护提供支持；5）在建筑方面：主要用于建筑节能监测和建筑物饰面层粘贴质量的检测，在建筑物渗漏和建筑结构混凝土火灾受损、受冻融等检测方面也有研究；6）在航空航天方面：夹层结构件的脱粘缺陷检测，在役飞机的蜂窝积水检测，吸波图层的缺陷检测与厚度测量，热障涂层的缺陷检测等。
红外热像无损检测技术在建筑工程检测中的应用
红外热像无损检测技术在建筑工程检测中的应用本文简要阐述了红外热像技术原理，在此基础上，探讨了红外热像技术在建筑工程检测中的应用，并对其检测影响因素进行了分析。
标签：红外热像;无损检测;建筑工程检测随着我国建筑工程领域的不断发展，建筑工程质量检测技术也不断进步。
与传统的质量检测技术相较，无损检测技术由于在检测过程中對建筑结构、外观等没有损伤，在建筑工程质量检测中得到了广泛的应用。
红外热像技术是近年来新兴的一种无损检测技术，在建筑节能检测、外墙饰面砖粘结质量检测、混凝土表面缺陷检测等方面具有良好的检测效果，应用前景十分广阔。
本文就红外热像技术在建筑工程质量检测中的应用进行一些探讨，以期能够对该技术在建筑工程领域的推广应用提供一些参考。
1 红外热像技术原理自然界中任何高于绝对温度（-273℃）的物体，都向外连续发射红外线，但不同物体的表面温度和辐射量均不同，红外无损检测就是测量通过物体的热量和热流来鉴定该物体质量的一种方法，红外热像的理论基于热辐射定律和热传导微分方程，材料的导热系数、密度和比热不同，使物体表面的温度和辐射率不同，从而影响红外辐射的数量，并形成各种不同特征的红外热像图。
利用红外热像仪将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面热分布相应的热像图，运这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态成像和测温，并对被测物体的状态进行分析判断。
2 红外热像技术在建筑工程检测中的应用2.1建筑节能检测目前，国内外评价建筑节能是否达标，大多采用建筑热工法现场检测。
建筑热工法现场检测中关键的指标是建筑围护结构的传热系数，在一维稳态传热条件下，围护结构的传热系数可以用下式表达：式中：R0为围护结构总热阻，（m2·℃）/w;Rw为围护结构外表面换热阻，（m2·℃）/w。
按照《民用建筑热工设计规范》（GB50176—1993）的规定取值;ti为室内空气温度为，℃;to为室外空气温度，℃;two为围护结构外表面温度，℃;通过红外热像技术即可获得围护结构外表面温度two，再由公式计算确定传热系数K，参照《采暖居住建筑节能检验标准》（JFJ132-2001）即可知该建筑是否达到节能标准。
红外检测的原理
红外检测的原理红外检测是一种常见的无损检测技术，它利用物体在红外波段的辐射特性来实现对物体的检测和识别。
红外辐射是指物体在温度高于绝对零度时产生的电磁辐射，其波长范围在0.78μm至1000μm之间。
根据物体的温度不同，其辐射的波长和强度也会有所不同，因此可以利用这一特性来进行检测和识别。
红外检测的原理主要包括辐射原理、传感器原理和信号处理原理。
首先，辐射原理是红外检测的基础。
根据普朗克辐射定律和斯特藩-玻尔兹曼定律，物体的辐射能力与其温度成正比，即温度越高，辐射能力越强。
因此，红外检测利用物体在不同温度下的辐射特性来实现对物体的检测和识别。
其次，传感器原理是红外检测的关键。
红外传感器是一种能够感应红外辐射的传感器，它可以将物体发出的红外辐射转化为电信号，从而实现对物体的检测和识别。
红外传感器通常包括红外发射器和红外接收器两部分，红外发射器发射红外光束，而红外接收器则接收物体反射或发出的红外光束，通过测量红外光束的强度和波长来实现对物体的检测和识别。
最后，信号处理原理是红外检测的关键环节。
红外传感器将感应到的红外辐射转化为电信号后，需要经过一系列的信号处理来实现对物体的检测和识别。
信号处理包括信号放大、滤波、模数转换等过程，最终将处理后的信号传递给控制系统进行分析和判断。
总的来说，红外检测的原理是基于物体在红外波段的辐射特性来实现对物体的检测和识别。
通过辐射原理、传感器原理和信号处理原理的相互作用，可以实现对物体的高效、准确的检测和识别。
红外检测技术在工业生产、安防监控、医疗诊断等领域有着广泛的应用前景，对于提高生产效率、保障安全和健康具有重要意义。
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红外热波无损检测技术
红外热波无损检测技术作为一门新兴无损检测技术，广泛应用于航空航天、机械、医疗、电力、建工和石化等领域。
该技术具有适用范围广、速度快、非接触、勿需耦合、直观、探测面积大、使用安全及准确等优点，特别适用于整体结构的无损检测和可靠性筛选，已日益成为保证产品质量和安全运行的重要方法和手段。
主动式红外热波无损检测以热传导理论为基础，按照热加载激励方法不同可分为脉冲式红外热波检测法和调制式红外热波检测法(如锁相法热波检测)。
详细问题你可以咨询大连瑞丰泽科技有限公司。
脉冲式红外热波检测技术是目前最成熟、应用最广泛的检测方法，该方法采用脉冲热源对样件进行激励，利用材料中损伤部位热流与无损伤部位热流的不均匀性引起的表面温度变化进行探伤和检测。
该方法以辐射信号强度信息为基础，热波传导的指数衰减使探测的深度有限；材料表面红外发射率低和反射率高均会影响检测性能。
红外锁相法热波检测技术采用按正弦规律单一频率调制强度的热源对构件或材料进行热加载，
将红外热波检测技术与数字锁相信号处理技术相结合，通过计算材料或构件表面各点温度变化的相位图和幅值图确定缺陷特征，由于检测信号具有相位延迟且相位的信息量要多于幅值信息量，可有效降低背景噪声的影响，显著提高
温度信号的信噪比。
红外锁相法热波检测技术可弥补脉冲式红外热波检测的缺点，具有与材料或构件加热不均匀性、环境条件及结构等无关的优点。
但红外锁相法热波检测技术的检测缺陷深度与调制频率密切相关，不同缺陷深度需要选用不同调制频率，由于单一调制频率热波只能探测其相应扩散深度的缺陷，
对于材料内部不同深度缺陷，需要选择不同调制频率对材料进行激励，检测时间较长，降低了检测效率，难以实现一次性可靠检测材料内部不同深度的可检尺度范围缺陷。
文中通过理论与实验对线性调频热激励红外热波成像检测技术进行研究，运用有限元法对线性调频)热流在固体材料内部热传导过程进行分析，并采用相关算法提取对仿真分析的表面
温度信号进行计算，得到相关运算的峰值图像与峰值时间图像。
利用线性调制光源作为热激励源对金属平底孔试件进行热加载，通过焦平面红外热像仪对图像序列进行采集，在此基础上，利用相关运算与傅里叶变换频域扫描法计算试件表面温度信号变化时域相关峰值及时间和频域的相位信息，利用表面温度的时频域特征信息进行缺陷判定。