基于紅外熱波技術的雙層結構第二層介質厚度測量方法技術

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無損探傷檢測
，特別是涉及一種紅外熱波技術，利用脈沖紅外熱波技術測量雙層結構中第二層介質厚度的方法。
技術介紹
脈沖紅外熱波無損檢測技術是二十世紀九十年代后發展起來的一種無損檢測技術。此方法以熱波理論為理論依據，通過主動對被檢測物體施加脈沖熱激勵、并采用紅外熱像儀連續觀察和記錄物體表面的溫場變化，并通過現代計算機技術及圖像信息處理技術進行時序熱波信號的探測、采集、數據處理和分析，以實現對物體內部缺陷或損傷的 定量診斷。缺陷深度測量是脈沖紅外熱波無損檢測技術定量測量的一個重要應用，通常所指的缺陷深度測量是對單層介質或者多層介質的第一層介質厚度進行測量，一般都是通過獲得溫度時間曲線中的某特征時間進行計算。但是在紅外熱波技術的某些應用中，需要測量雙層結構中第二層介質的厚度，比如，蜂窩結構積水量的測量，目前，在紅外熱波
還沒有相關報道可以解決該問題。
技術實現思路
本專利技術提供一種，以解決
技術介紹
中存在的無法利用紅外熱波技術測量雙層結構中第二層介質的厚度的技術問題。為此，本專利技術的一種，用于測量被測試件第二層介質厚度，包括如下步驟a、制作標準試件，該標準試件雙層結構的材料與被測試件雙層結構的材料均相同，標準試件第一層介質厚度與被測試件第一層介質厚度相同，標準試件第二層介質具有多個不同厚度d,且均已知，以最厚的為參考厚度；b、使用脈沖紅外加熱裝置對標準試件第一層介質表面進行加熱，同時使用紅外熱像儀獲得標準試件第一層介質表面的熱圖序列，并將該熱圖序列存儲在通用存儲器中；C、對測得的熱圖序列的熱波降溫數據進行歸一化，不同厚度熱波降溫數據減去參考厚度熱波降溫數據，從而獲得相對溫差數據；d、對所獲得的各個不同厚度相對溫差數據乘以對應時刻的平方根，并對得到的結果繪制曲線，該曲線橫坐標為時間t，縱坐標為得到的結果，記為f (t)曲線；e、令各個f(t)曲線的取值均等于Vtl，其中Vtl取自能使不同f(t)曲線對應不同h值的數據范圍，得出各f(t)曲線上與該Vtl對應的時刻h作為特征時刻； f、分析特征時刻h與已知第二層介質厚度的平方d2的線性關系曲線，確定能夠保持線性上升關系的最大厚度dT，并以屯對應時刻作為特征時刻的閾值，記為tT，確定所選的各不同Vtl值中h-d2線性關系最好的為最終Vtl值，并以其對應時間作為最終的特征時刻h ；g、繪制不同厚度下，最終的特征時刻h與已知厚度平方d2的線性關系曲線，得到標定的tfd2曲線；h、將步驟b、C、d中的標準試件替換為被測試件，得到被測試件的f⑴曲線，令被測試件的f⑴取值為最終Vtl值，得到被測試件的h值，當被測試件的h大于tT時，其第二層介質厚度簡單認為大于dT ；i、當被測試件的h小于等于tT時，根據標定的t^d2曲線，得到被測試件的h值對應的d2值，從而得到被測試件的第二層介質厚度d。其中，所述步驟i中由被測試件的h值，在標定的tfd2曲線上查出對應的d2值，從而得到被測試件的第二層介質厚度d。其中，所述步驟i中先計算出標定的t^d2曲線的方程，再由被測試件的h值，計 算出對應的d2值，從而得到被測試件的第二層介質厚度d。其中，所述步驟b中的脈沖紅外加熱裝置是高能閃光燈。本專利技術采用紅外熱波技術測量雙層結構中第二層介質的厚度，主要針對于類似于飛機中蜂窩結構積水量的測量，能很好的滿足該類應用需求。附圖說明圖I為雙層結構熱波傳導路線示意圖；圖2為公式(8)所對應模擬曲線；圖3為公式(6)對應的不同厚度時的f(t)曲線；圖4為脈沖紅外熱波設備的結構示意圖；圖5為不銹鋼試件平底洞內注入不同水量時對應f(t)曲線；圖6為特征時間tfd2水量深度平方曲線(第一層介質為不銹鋼)。附圖標記說明高能閃光燈-I ;被測物體-2 ;紅外熱像儀-3 ;計算機_4。具體實施例方式為了使本專利技術的形狀、構造以及特點能夠更好地被理解，以下將列舉較佳實施例并結合附圖進行詳細說明。針對上述問題，本專利技術提供一種新的測量方法，利用脈沖紅外熱波技術測量雙層結構中第二層介質厚度，其原理如下本專利技術的理論基礎是基于脈沖平面熱源激勵下的一維熱傳導方程求解問題，對半無窮大均勻介質，受平行于介質表面的均勻脈沖熱源作用時，熱傳導方程可簡化為 S2T(Xj) cT(xJ)k~—--pc~~ = -qS(t)S(x) x=0 CXdΛ,、 (I)其中，T(x，t)是t時刻X處的溫度，qS⑴δ (χ)是脈沖熱源函數，q為常數，是在單位面積上施加的熱量，k(W/m*K)是熱傳導率。密度P (kg/m3)與比熱c的乘積是介質材料的體熱容。熱擴散系數為a =k/(pc)。對某一特定介質，一般情況下α可視為常數。為了測量雙層結構中第二層介質的厚度，圖I畫出了雙層結構熱波傳播示意圖，脈沖熱源作用在雙層介質的第一層表面。該圖中分I和II區，在I區中，第二層介質厚度較厚，可假設為無限厚，其熱波反射可忽略，其對應表面熱傳導方程的解為權利要求1. 一種，用于測量被測試件第二層介質厚度，其特征在于，包括如下步驟 a、制作標準試件，該標準試件雙層結構的材料與被測試件雙層結構的材料均相同，標準試件第一層介質厚度與被測試件第一層介質厚度相同，標準試件第二層介質具有多個不同厚度d,且均已知，以最厚的為參考厚度； b、使用脈沖紅外加熱裝置對標準試件第一層介質表面進行加熱，同時使用紅外熱像儀獲得標準試件第一層介質表面的熱圖序列； C、對測得的熱圖序列的熱波降溫數據進行歸一化，不同厚度熱波降溫數據減去參考厚度熱波降溫數據，從而獲得相對溫差數據； d、對所獲得的各個不同厚度相對溫差數據乘以對應時刻的平方根，并對得到的結果繪制曲線，該曲線橫坐標為時間t，縱坐標為得到的結果，記為f (t)曲線； e、令各個f(t)曲線的取值均等于Vci,其中Vci取自能使不同f(t)曲線對應不同h值的數據范圍，得出各f (t)曲線上與該Vtl對應的時刻h作為特征時刻； f、分析特征時刻h與已知第二層介質厚度的平方d2的線性關系曲線，確定能夠保持線性上升關系的最大厚度dT，并以屯對應時刻作為特征時刻的閾值，記為tT，確定所選的各不同Vtl值中tfd2線性關系最好的為最終Vtl值，并以其對應時間作為最終的特征時刻h ； g、繪制不同厚度下，最終的特征時刻h與已知厚度平方d2的線性關系曲線，得到標定的tQ-d2曲線； h、將步驟b、c、d中的標準試件替換為被測試件，得到被測試件的f(t)曲線，令被測試件的f (t)取值為最終Vtl值，得到被測試件的h值，當被測試件的h大于tT時，其第二層介質厚度簡單認為大于dT ； i、當被測試件的h小于等于tT時，根據標定的tfd2曲線，得到被測試件的h值對應的d2值，從而得到被測試件的第二層介質厚度d。2.如權利要求I所述的，其特征在于，所述步驟i中由被測試件的h值，在標定的tfd2曲線上查出對應的d2值，從而得到被測試件的第二層介質厚度d。3.如權利要求I所述的，其特征在于，所述步驟i中先計算出標定的h-d2曲線的方程，再由被測試件的h值，計算出對應的d2值，從而得到被測試件的第二層介質厚度d。4.如權利要求I所述的，其特征在于，所述步驟b中的脈沖紅外加熱裝置是高能閃光燈。全文摘要一種，包括如下步驟(1)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于紅外熱波技術的雙層結構第二層介質厚度測量方法，用于測量被測試件第二層介質厚度，其特征在于，包括如下步驟：a、制作標準試件，該標準試件雙層結構的材料與被測試件雙層結構的材料均相同，標準試件第一層介質厚度與被測試件第一層介質厚度相同，標準試件第二層介質具有多個不同厚度d，且均已知，以最厚的為參考厚度；b、使用脈沖紅外加熱裝置對標準試件第一層介質表面進行加熱，同時使用紅外熱像儀獲得標準試件第一層介質表面的熱圖序列；c、對測得的熱圖序列的熱波降溫數據進行歸一化，不同厚度熱波降溫數據減去參考厚度熱波降溫數據，從而獲得相對溫差數據；d、對所獲得的各個不同厚度相對溫差數據乘以對應時刻的平方根，并對得到的結果繪制曲線，該曲線橫坐標為時間t，縱坐標為得到的結果，記為f(t)曲線；e、令各個f(t)曲線的取值均等于v0，其中v0取自能使不同f(t)曲線對應不同t0值的數據范圍，得出各f(t)曲線上與該v0對應的時刻t0作為特征時刻；f、分析特征時刻t0與已知第二層介質厚度的平方d2的線性關系曲線，確定能夠保持線性上升關系的最大厚度dT，并以dT對應時刻作為特征時刻的閾值，記為tT，確定所選的各不同v0值中t0？d2線性關系最好的為最終v0值，并以其對應時間作為最終的特征時刻t0；g、繪制不同厚度下，最終的特征時刻t0與已知厚度平方d2的線性關系曲線，得到標定的t0？d2曲線；h、將步驟b、c、d中的標準試件替換為被測試件，得到被測試件的f(t)曲線，令被測試件的f(t)取值為最終v0值，得到被測試件的t0值，當被測試件的t0大于tT時，其第二層介質厚度簡單認為大于dT；i、當被測試件的t0小于等于tT時，根據標定的t0？d2曲線，得到被測試件的t0值對應的d2值，從而得到被測試件的第二層介質厚度d。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾智，陳大鵬，張存林，陶寧，馮立春，王迅，
申請(專利權)人：首都師范大學，北京維泰凱信新技術有限公司，重慶師范大學，
類型：發明
國別省市：