Способ активного теплового контроля

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Q 01 К 25/72 (° е з

) з.: .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ(ТИЙ

211 3401103/18-25

° °

22) 01.03.82 (46 ) 23.02. 84. Бюл. )) 7 (72) В.В.Ширяев, В.П.Вавилов и А. И. Иванов (7Ц Науч но-исследователь ский и нститут электронной интроскопии при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехническом институте им. С.М.Кирова (53) 621.791.1 (088.8) (56) 1,Авторское свидетельство СССР

9 602842, кл. С 01 Й 25/72, 197 I.

2. Патент CIA Р 3373685, кл. 250-833, 1968 (прототип . (54) (57) СПОСОБ АКТИВНОГО ТЕПЛОВОГО

КОНТРОЛЯ, заключающийся в нагреве объекта контроля, перемещении его в поле зрения инфракрасного радиометра, регистрации интенсивности теплового излучения объекта контроля, аналого-цифровом преобразовании сигнала радиометра, определении наличия дефектов по отношению значения интенсивности теплового изЛу- чения одной и той х<е точки поверхности для двух различных моментов, времени, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля и расширения номенклатуры контролируемых материалов, сканируют инфракрасньнл радиометром тепловое поле объекта KOHTроля вдоль направления его перемеще. ния со скоростью, равной произведению числа элементов строки сканироС вания на скорость перемещения объекта контроля, а цифровую информацию об интенсивности теплового излучеиия записывают пострсчио в ячейки С матрицы па)ляти магазинного типа.

1075131

Изобретение относится к области теплового неразрушающегося контроля и может быть исп оль з ован о для обнаружения дефектов в многослойных конструкциях.

Известен способ активного тепло- 5 ного контроля, предусматривающий предварительный нагрев участка поверхности объекта контроля и регистрацию инфракрасного излучения этого участка поверхности для обнаружения 10 дефектов (1)

Однако этот способ не обеспечивает достоверности контроля в =èëó различия в спектральных составах излучения подсветки и собственного теп- 15 лового излучения участка поверхности объекта контроля, Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ активного теплового контроля, заключающийся в нагреве объекта контроля, перемещении его в поле зрения инфракрасного радиометра, регистрации интенсивности теплового, излучения. объекта контроля, аналого-цифровом преобразовании. сигнала радиометра, определении наличия дефектов по отношению значений интенсивности теплового излучения одной и той же точки поверхности для двух различных моментов времени.

Для контроля тепловыделяющих элементов ядерных реакторов время задержки сигнала первorо радиометра равно одной секунде ввиду малой толщины и высокой теплопроводности образца. Отношение сигналов двух радиометров не зависит от излучательных свойств поверхности образца, а определяется наличием внутренних дефектов, информация о которых содерх<ится в сигнале первого радиометра (2J

Недостатками известного способа являются наличие двух инфракрасных радиометров, ни экая производитель- 45 ность контроля, так как для дефектов, располагающихся на различной глубине, оптимальные временные моменты контроля будут различными, а это требует многократной перестройки 59 схемы контроля и многократного повторения операции контроля. Недостатком является также ограниченность номенклатуры контролируемых материалов, поскольку для материалов с 55 низкой теплопроводностью (неметаллов) характерное время задержки сигнала второго радиометра (время исчезновения температурного сигнала от дефекra) составляет несколько 6О десятков секунд, что с помощью аналоговой линии задержки, применяемой в способе, создать затруднительно.

Целью изобретения является повышение производительности, контроля и расширение номенклатуры контролируемых материалов.

Указанная цель достигается ти, что согласно способу активного теплового контроля, заключающемуся в нагреве объекта контроля,.перемещении его в поле зрения инфракрасного радиометра, регистрации интенсивности теплового излучения объекта контроля, аналого-цифровом преобразовании сигнала радиометра, определении наличия дефектов по отношению значений интенсивности теплового излучения одной и той же точки поверхности для двух различных моментов времени, сканируют инфракрасным радиометром тепловое поле объекта контроля вдоль направления его перемещения со скоростью, равной произведению числа элементов строки сканирования на скорость перемещения объекта контроля, а цифровую информацию об интенсивности теплового излучения записывают- построчно в ячейки матрицы памяти магазинного типа. ! 3

В предлагаемом способе сканирование производят вдоль направления перемещения объекта. Число элементов сканирования равно

Продольное сканирование позволяет за один просмотр строки получить информацию о распределении температуры (или излучения) вдоль этой строки. Это распределение существенно . не равномерно из-за наличия источника нагрева, мимо которого перемещается объект. В каждый момент времени имеется информация не просто о температуре в некоторой точке, находящейся на определенном расстоянии от источника нагрева, а о температурах И точек, расположенных вдоль линии сканирования.

В предлагаемом способе при правильном выборе длины строки сканирования можно выявить дефекты на всех глубинах при одноразовом сканировании, поскольку дефекты на различных глубинах будут создавать максимальные сигналы в различных элементах строки.

Скорость сканирования 1 получена исходя из условия, согласно которому один просмотр строки сканирова- . ния должен производиться за время, равное времени перемещения объекта контроля на,один элемент сканирования, т.е.>/у = П, где\/ — скоростт. перемещения объекта, h — число элементов сканирования, определяющее

D ячеек и l1 строк матрицы памяти магазинного типа.

Это условие обеспечивает сплошное сканирование объктов без пропусков и наложений отдельных элементов, а

1075131 также позволяет организовать запись информации в ячейки матрицы памяти магазинного типа так,что при смещении объекта контроля на один элемент строки происходит запись очередной строки сканирования в верхнюю стро- 5 ку матрицы памяти, а имевшаяся перед этим информация последовательно перемещается в нижележащие строки. Рассмотрим более подробно матрицу памяти магазинного типа, представля- 30 ющую собой. матрицу иэ и строк и И столбцов. Запись в ячейки производится построчно. Вначале записывают значения интенсивности излучения в верхнюю строку. За время записи 15 верхней строки объект контроля перемещается на один элемент из-за наличия режимного условия скорости сканирования. Значения сигнала строки за следующий просмотр записывются ,в ту же верхнюю строку матрицы,при этом предыдущие значения смещаются на одну строку вниз, и так до тех пор, пока не заполнится вся матрица.

Это поизойдет после просмотра строк.

Таким образом, для бездефектного изделия характерна матрица, в которой все строки содержат повторяющиеся значения, отражающие распределение температуры на различных расстояниях от источника нагрева.

Например, при тепловом контроле изделия сталь-бронза бездефектная матрица имеет следующий вид:

32 Q2 ) 16 11 7

32 23 16 11 7

32 23 16 11 ° 7

32 23 16 11 07

32 23 16 11 7

4 (На чертеже представлено устройство для реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Проводится активный тепловой контроль паяной конструкции 1(сталь толщиной 2 мм, бронза — 10 мм) ля обна-, ружения дефекта 2, представляющего собой непропай. Нагрев участка поверхности образца проводится лампой

3 накаливания мощностью 500 Вт до температуры, превышающей комнатную на 20ОС, при скорости перемещения образца в направлении радиометра, равной 5. мм/с. Сканирование в направлении перемещения производится зеркальным четырехгранным барабаном 4, длина строки сканирования равняется

20 мм. Выбрав величину элемента раз— ложения строки, равной величине минимально допустимого дефекта, получаем. число элементов строки сканирования и, равное 10.

Излучение отдельных элементов строки сканирования регистрируется инфракрасным радиометром 5, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 6 подключается к блоку

7 памяти. Синхронизатор 8, связанный с зеркальным барабаном 4, подключается к блоку 9 управления, который соединен с блоком 7 памяти шиной адреса и управления, и с блоком 10 арифметического устройства шиной . управления. Информация об интейсивности теплового излучения строки сканирования записывается построчно в блок 7 памяти. Выход блока 10 арифметического устройства подключается к блоку 11 вывода данных., 40

Значения в ячейках — это температуры объекта вдоль строки сканирования. В силу режимного условия значения температуры, расположенные в любых диагональных ячейках, относятся к одному и тому же элементу поверхности, но в различные моменты времени. Тогда отношение температур таких ячеек может служить критерием качества объекта. Например, для выделенных в матрице ячеек это отношение равно 23/7=3,3. При отсутствии дефектов это отношение остается постояннымм, Внутренние дефекты искажают температуру на поверхности, изменяют вид матрицы и, следовательно, изме. няют вышеуказанное отношение как критерий качества. В силу непрерывности сканирования матрица непрерыв- 60 но изменяет свой вид при регистрации дефектов, и отношение сигналов двух ячеек также изменяется от беэдефектного значения до максимума в момент прохождения центра дефекта. 65

Проводилось сравнение предлагаемого способа с базовым объектом, в качестве которого был выбран способ контроля тепловыделяющих элементов, реализованный с помощью модифицированных радиометров серии "Смотрич".

Установлено, что предлагаемый способ позволяет увеличить производительность контроля в 3-6 раз, поскольку реализация базового способа требует многократного повторения операции контроля (5-7 раэ в зависимости от толщины контролируемого изделия) для обнаружения дефектов на различной глубине. Кроме того, наличие матрицы памяти в устройстве, в ячейках которой записаны температурные сигналы объекта контроля (в т.ч. и сигналы от дефектов на различной глубине), позволяет определять предлагаемым способом наличие дефектов на различной глубине за время одной операции контроля.

Использование предлагаемого способа позволяет также расширить номенклатуру контролируемых материа1075131

Составитель С.Беловодченко

Редактор Т.Кугрышева Техред A.Бабинец Корректор А Тяско

Заказ 489/Зб Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä„ ул.Проектная,4 лов по сравнению с базовым способом за счет материалов с низкой теплопроводностью (неметаллов), для которых время нсчезнования сигнала от дефекта может составлять десятки секу нд.