Способ и устройство для неразрушающего контроля изолирующего покрытия



Способ и устройство для неразрушающего контроля изолирующего покрытия
Способ и устройство для неразрушающего контроля изолирующего покрытия
Способ и устройство для неразрушающего контроля изолирующего покрытия
Способ и устройство для неразрушающего контроля изолирующего покрытия
Способ и устройство для неразрушающего контроля изолирующего покрытия

 


Владельцы патента RU 2431823:

ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (US)

Изобретение относится к неразрушающему контролю изолирующего покрытия и предназначено для определения его толщины и удельной теплопроводности. Устройство включает в себя источник (20) для быстрой подачи множества оптических импульсов (24) к поверхности объекта (12), содержащей изолирующее покрытие (14). Устройство также включает в себя регистрирующую систему (28), выполненную с возможностью сбора данных (26), представляющих прохождение оптических импульсов (24) в объект (12). Кроме того, устройство включает в себя процессор (34), соединенный с регистрирующей системой (28), и выполненный с возможностью приема данных (36) с регистрирующей системы (28) и выполненный с возможностью определения значения толщины и значения удельной теплопроводности изолирующего покрытия (14). Изобретение позволяет количественно определять абсолютную толщину изолирующего покрытия без использования стандартов толщины. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Уровень техники

Настоящее изобретение в соответствии с некоторыми вариантами осуществления относится к способу неразрушающего контроля, предназначенному для определения толщины, а также удельной теплопроводности изолирующего покрытия. Более конкретно, настоящим изобретением предоставляется способ быстродействующей инфракрасной переходной термографии и устройство для измерения толщины и удельной теплопроводности изолирующего покрытия.

В течение ряда лет различные способы неразрушающих ультразвуковых измерений используют для определения толщины поперечного среза литого металла или других твердых объектов, как описано в патенте US 4768158. К сожалению, при проведении ультразвуковых измерений с целью исследования толщины поперечного среза обычно требуется трудное и отнимающее много времени механическое сканирование всей поверхности с помощью преобразователя. Кроме того, для содействия хорошему акустическому контакту между преобразователем и поверхностью объекта с целью обеспечения надлежащего прохождения акустических волн в объект на поверхность должен быть направлен поток жидкого вещества, обеспечивающего согласование, или в качестве альтернативы должно быть осуществлено полное погружение объекта в вещество, обеспечивающее согласование. Однако такие компоновки не являются практичными или даже осуществимыми по многочисленным структурным и материальным соображениям. Кроме того, ультразвуковые системы, способные сканировать и анализировать геометрически сложные детали, обычно являются очень дорогими и усложненными. В дополнение к этому механическое сканирование преобразователем по всей поверхности крупного объекта может быть процессом, требующим большого расхода времени, что приводит к увеличению затрат и времени обработки.

В отличие от этого инфракрасная переходная термография, как описано в патенте US 5246291, является до некоторой степени более усовершенствованным способом неразрушающего контроля, который основан на временных измерениях теплопередачи сквозь объект, проводимых для получения информации относительно структуры и целостности объекта. Тепловой поток сквозь объект по существу не находится под влиянием микроструктуры и ориентации монокристалла материала объекта, поэтому анализ способом инфракрасной переходной термографии фактически свободен от ограничений, которые присущи ультразвуковым измерениям. Кроме того, анализу способом переходной термографии существенно не препятствуют размер, очертание или форма контролируемого объекта и, более того, он может быть выполнен в 10-100 раз быстрее, чем анализ большинством известных ультразвуковых способов, особенно в случае, когда контролируются объекты с большими площадями поверхностей.

Обычно инфракрасную видеокамеру используют для записи и сохранения последовательных тепловых изображений (кадров) поверхности объекта после нагревания его, как описано в патенте US 4854724. Каждое видеоизображение состоит из фиксированного числа пикселов, при этом каждый пиксел представляет небольшой элемент изображения в матрице изображения или кадре. Каждый пиксел соответствует прямоугольному участку, называемому элементом разрешения, на поверхности изображаемого объекта. Поскольку температура на каждом элементе разрешения непосредственно связана с интенсивностью соответствующего пиксела, изменения температуры каждого элемента разрешения на поверхности объекта могут быть проанализированы в зависимости от изменений контраста пиксела.

Одним известным современным применением переходной термографии является определение размера и относительного местоположения (глубины) трещин в твердых неметаллических композиционных материалах; другим применением переходной термографии является определение толщины металлических объектов. Кроме того, недавно было сделано несколько попыток измерения толщины изолирующего слоя. Они охватывают способы моделирования, которыми толщина изолирующего покрытия может быть получена путем подгонки данных о покрытии к модели и сравнения их с известными стандартами толщины, как описано в патенте US 5032727. К сожалению, эти способы включают в себя измерение толщины покрытия по точкам, и поэтому требуют много времени и являются сложными в вычислительном отношении. Другим аспектом, связанным с измерением толщины изолирующих слоев, является то, что при старении покрытия удельная теплопроводность покрытия изменяется, что сказывается на определении толщины покрытия. Поэтому для точного измерения толщины также существует необходимость в определении удельной теплопроводности изолирующего покрытия.

Следовательно, имеется необходимость в способе, которым можно количественно определять абсолютную толщину изолирующего покрытия без использования стандартов толщины.

Краткое описание

Согласно одному объекту настоящего изобретения предложено устройство для определения толщины и удельной теплопроводности изолирующего покрытия, расположенного на подложке объекта. Устройство включает в себя источник для быстрой подачи множества оптических импульсов к поверхности объекта, при этом поверхность содержит изолирующее покрытие. Кроме того, устройство включает в себя регистрирующую систему, выполненную с возможностью сбора данных, представляющих прохождение оптических импульсов в объект. Устройство также включает в себя процессор, соединенный с регистрирующей системой и выполненный с возможностью приема данных с регистрирующей системы и выполненный с возможностью определения значения толщины и значения удельной теплопроводности изолирующего покрытия.

Согласно еще одному объекту настоящего изобретения предложен способ определения толщины и удельной теплопроводности изолирующего покрытия. Способ включает в себя получение соответствующей характеристики зависимости температуры от времени для изолирующего покрытия и для подложки, при этом изолирующее покрытие расположено на подложке. Способ также включает в себя определение значения дельталог (разности логарифмов) и определение значения точки перегиба на основании соответствующей характеристики зависимости температуры от времени для покрытия и для подложки. Кроме того, способ включает в себя вычисление одного или нескольких характеристических значений путем использования значения дельталог или значения точки перегиба. Наконец, способ включает в себя определение значения удельной теплопроводности или значения толщины покрытия путем использования одного или нескольких характеристических значений для покрытия.

Чертежи

Эти и другие признаки, объекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при чтении нижеследующего подробного описания с обращением к сопровождающим чертежам, при этом на всех чертежах одинаковыми позициями представлены аналогичные детали, где:

фиг.1 - схематическое представление примерного устройства инфракрасной переходной термографии, предназначенного для определения и отображения толщины и удельной теплопроводности изолирующего покрытия, согласно объекту настоящего изобретения;

фиг.2 - моделированное графическое представление характеристик зависимости температуры от времени покрытия и подложки, полученных путем использования устройства из фиг.1;

фиг.3 - еще одно моделированное графическое представление логарифмических характеристик зависимости температуры от времени покрытия и подложки, полученных путем использования устройства из фиг.1; и

фиг.4 - схема последовательности операций, иллюстрирующая примерные этапы неразрушающего способа исследования, предназначенного для определения толщины и удельной теплопроводности изолирующего покрытия, согласно объекту настоящего изобретения.

Подробное описание

Для примера, настоящее изобретение относится к способам неразрушающего контроля и устройству для определения и отображения действительной толщины и значения удельной теплопроводности изолирующего покрытия путем использования высокоскоростной инфракрасной (ИК) переходной термографии.

На фиг.1 схематически представлено устройство 10 для определения толщины и удельной теплопроводности объекта 12. Более конкретно, примерное устройство из фиг.1 может быть использовано для определения толщины и удельной теплопроводности изолирующего слоя 14, расположенного на подложке 16 объекта 12. В одном примере подложка 16 является теплопроводной подложкой. Покрытие 14 в одном примере является создающим тепловой барьер покрытием (ТВС), а в другом примере покрытие 14 является покрытием, создающим барьер для окружающей среды (ЕВС). Для эффективного формирования изображения в одном примере объект 12 включает в себя зачерненное периферийное покрытие 18, расположенное поверх изолирующего покрытия 14. В одном примере угольный аэрозоль, который является по существу сажей и который быстро высыхает после нанесения, используют в качестве зачерненного периферийного покрытия 18. В еще одном примере объект 12 заранее окрашивают (например, с помощью распылителя, кисти или валика), образуя тонкое, быстро высыхающее покрытие 18 из вещества, поглощающего дальний ультрафиолет, видимый свет и инфракрасное излучение, например, из углеродсодержащего материала такого, как графит, уголь или сажевая краска на водной основе. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что зачерненное периферийное покрытие не изменяет никаких характеристик изолирующего покрытия 14 и может быть выжжено в воздухе отдельно или во время первого цикла при рабочей температуре.

Устройство 10 также включает в себя источник 20, предназначенный для быстрой подачи многочисленных оптических импульсов 24 к поверхности объекта 12, при этом поверхность включает в себя изолирующее покрытие 14. В одном примере источник 20 включает в себя одну или несколько импульсных ламп, которые посылают оптические импульсы высокой энергии на поверхность объекта 12. В примере осуществления изобретения источник 20 тепловых импульсов с импульсными лампами возбуждают для быстрого нагревания поверхности измеряемого объекта 12. Например, одной подходящей компоновкой источника 20 тепловых импульсов с импульсными лампами является набор из четырех или восьми быстродействующих фотографических импульсных ламп с высокой выходной мощностью, каждая из которых способна отдавать энергию 4,8 кДж и имеет индивидуальный источник питания (например, производимая Speedotron, Corp. из Чикаго, Иллинойс).

В конкретном примере устройство 10 включает в себя фильтр 22, расположенный между источником 20 и объектом 12 и выполненный с возможностью исключения длины волны оптического излучения, исходящего от источника 20, большей, чем около 2 мкм. В одном примере фильтр 22 импульсной лампы может быть выполнен из стекла Pyrex® (пирекс, от Corning Inc.), плавленого кварца, BK7 (BK7 представляет собой боросиликатный крон, который широко используют для линз, окон и зеркальных подложек) или из другого оптического материала, который является прозрачным для видимого и ультрафиолетового света и на стороне, обращенной к импульсным лампам, покрыт отражающим инфракрасное излучение покрытием для отражения любого излучения в диапазоне 3-5 мкм обратно к импульсным лампам. Оптическое стекло и покрытые фильтры могут быть приобретены или изготовлены по заказу изготовителем многопрофильной научной оптики и оптического стекла таким, как Oriel из Страффорда, Коннектикут.

После того как оптический импульс или многочисленные импульсы, которые в общих чертах показаны позицией 24, попадают на зачерненную поверхность 18, тепловой импульс или многочисленные тепловые импульсы проходят в покрытие и отражаются от границы 25 раздела покрытия и подложки. Отраженные волны показаны в общих чертах позицией 26.

Устройство 10 также включает в себя регистрирующую систему 28, выполненную с возможностью сбора отраженных волн 26, которые включают в себя данные, представляющие прохождение тепловых импульсов в объект 12. В одном примере быстродействующая инфракрасная видеокамера с расположенной в фокальной плоскости матрицей чувствительных элементов используется в качестве регистрирующей системы 28 для контроля и формирования изображения температурного или теплового профиля объекта 12. Можно отметить, что инфракрасной камерой (например, камерой Radiance HS, которую можно получить от Amber Engineering из Голиты, Калифорния, Raytheon Company) захватываются тепловые или температурные профили на той же самой стороне объекта 12, к которой подаются оптические импульсы лампой-вспышкой или источником 20. Согласно примеру осуществления изобретения в устройстве 10 способ формирования изображений на основе инфракрасной переходной термографии используется для получения изображений, которые представляют прохождение тепловых импульсов в объект 12 и захватываются регистрирующей системой 28.

Кроме того, устройство 10 включает в себя блок 30 управления регистрирующей системой и источником, находящийся в связи с регистрирующей системой 28 и источником 20 через посредство линий 32 и 33 связи соответственно. В еще одном примере блок 30 управления регистрирующей системой и источником включен в регистрирующую систему 28. Предпочтительно, чтобы регистрация тепловых данных начиналась во время зажигания импульсной лампы путем оптического запуска или другим подходящим способом. Зажигание импульсной лампы регулируется обычными электронными схемами импульсной лампы, показанными в виде блока 30 управления регистрирующей системой и источником, управляемыми известным программным обеспечением регистрации видеокадров, выполняемым системным компьютером или процессором 34 (таким, какое предусмотрено в системе ImageDesk® регистрации кадров от Amber Corp., или любым другим известным программным обеспечением для управления регистрацией кадров и импульсной лампой, например, таким, какое доступно для приобретения от Thermal Wave Imaging Inc. из Lathrup Village, Мичиган).

В одном примере компьютер управления системой/процессор 34 формирования изображений представляет собой программируемый цифровой компьютер общего назначения, который в дополнение к цифровой обработке изображений и индикации может выполнять функции управления периферийным оборудованием и связи. Процессор 34 управляет блоком 30 управления регистрирующей системой и источником с целью регистрации заранее определенного числа последовательных кадров теплового изображения поверхности объекта, которые сохраняются в запоминающем устройстве (непоказанном) для последующего анализа.

Процессор 34 выполнен с возможностью приема данных 36 от регистрирующей системы 28 или блока 30 управления регистрирующей системой и источником. Кроме того, процессор 34 выполнен с возможностью определения значения толщины и значения удельной теплопроводности для изолирующего покрытия. Для осуществления этого процессор 34 также выполнен с возможностью получения характеристики зависимости температуры от времени для покрытия 14 и подложки 16 на основании данных 26, принимаемых регистрирующей системой 28. В одном примере процессор выполнен с возможностью определения значения дельталог (разности логарифмов) и значения точки перегиба на основании соответствующей характеристики зависимости температуры от времени. Эти значения описываются более детально со ссылками на уравнения, приведенные в настоящей заявке ниже. Процессор 34 также выполнен с возможностью вычисления одного или нескольких характеристических значений покрытия путем использования значения дельталог или значения точки перегиба. Например, некоторые из значений, вычисляемых процессором, включают в себя значение эффузивности покрытия, значение отражательной способности, переменную, характеристическое время покрытия или значение тепловой диффузности. Одно или несколько их этих значений используются для определения значения толщины и значения удельной теплопроводности изолирующего покрытия в соответствии с уравнениями, приведенными в настоящей заявке ниже. В одном конкретном примере процессор 34 выполнен с возможностью одновременного определения значения толщины и значения удельной теплопроводности, то есть выходные данные процессора включают в себя как значение толщины, так и значение удельной теплопроводности.

В одном примере устройство 10 также включает в себя дисплейный монитор 38 для приема и отображения выходных данных 40 с процессора 34. Дисплейный монитор может быть подключен к принтеру или к любому другому устройству для отображения выходных данных с процессора 34.

Чтобы определить значение удельной теплопроводности и значение толщины для покрытия на основании данных измерений, получаемых с регистрирующей системы 28, процессором 34 осуществляются определенные вычисления, характеризуемые приведенными ниже уравнениями. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что плотность ρ и удельная теплоемкость с с покрытия при старении существенно не изменяются. Поэтому произведение этих двух значений, выраженное уравнением (1), должно быть принято постоянным и определено отдельно до начала исследования

ρс с = постоянная (1)

Как пояснялось со ссылкой на фиг.1, тепловые волны проникают в покрытие и отражаются от границы раздела покрытия и подложки, при этом коэффициент R отражения или значение отражательной способности дается уравнением (2):

(2)

где E c и E s представляют собой «эффузивность» соответственно подложки и покрытия, имеющие вид:

(3)

где K c - удельная теплопроводность покрытия и K s - удельная теплопроводность подложки. В одном примере единицы измерения включают в себя г/см3 для плотности (ρ), кал/(г·°С) для удельной теплоемкости (с) и кал/(с·см·°С) для удельной теплопроводности.

После вспышки света характеристика зависимости температуры от времени для системы покрытие/подложка на поверхности покрытия определяется как:

(4)

где Т 1/2с - «полупространственный» отклик покрытия на световой импульс, определяемый уравнением (6),

τ с - «характеристическое время» покрытия толщиной L и с тепловой диффузностью α с, определяемое как:

(5)

Функция полупространства, показанная в уравнениях (6) и (7), представляет собой температурный отклик в виде «некоторой величины, деленной на корень квадратный из времени», на тепловой импульс на поверхности бесконечного «полупространства» покрытия или подложки. Функция отклика, показанная уравнением (4), перемещается из полупространства покрытия, показанного уравнением (6) при t=0, к полупространству подложки, показанному уравнением (7) при t=∞.

t->0 (6)
t->∞ (7)

Это легко показать, беря бесконечную сумму из уравнения (4) в пределах t->0 и t->∞ и используя определение R из уравнения (2).

В одном примере разность логарифмов вблизи t=0, определяемая как «дельталог», имеет вид:

дельталог=log[T покрытия(t=0)]-log[T подложки(t=0)] (8)

В таком случае из уравнений (6) и (7) можно найти отношение эффузивности покрытия к эффузивности подложки в зависимости от дельталог:

(9)

Значение отражательной способности также может быть найдено в зависимости от дельталог:

(10)

Точка перегиба во времени может быть получена теоретически путем дифференцирования кривой T-t, показанной уравнением (4), и приравниванием результата к нулю. В таком случае решают уравнение (12), приведенное ниже, чтобы найти точку максимального наклона во времени (момент перегиба, «t перегиба»), используя переменную «p».

Специалисты в данной области техники могут заметить, что переменная «p» находится из:

(11)

где τ с представляет собой характеристическое время покрытия.

Уравнение, подлежащее решению относительно «p», имеет вид:

(12)

Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, входным значением для уравнения (12) является экспериментальное значение R, которое получают из уравнения (10). Имея переменную «p», найденную из уравнения (12), точку перегиба или время перегиба, «t перегиба» кривой T-t, получают экспериментально путем дифференцирования кривой и обнаружения максимума во времени. Затем время перегиба используют в уравнении (11) для определения характеристического времени τ с покрытия.

Тепловую диффузность ρ с покрытия определяют из:

(13)

Удельную теплопроводность K c находят на основании определения эффузивности покрытия в уравнении (3):

(14)

Поскольку ρс с известно из (1), а E c из уравнения (9), то можно определить α с в виде, заданном уравнением (13).

Наконец, затем из уравнения (5) находят толщину L покрытия:

(15)

На фиг.2-3 показаны в качестве примера графики моделированных зависимостей температуры от времени, полученные с помощью процессора 34, описанного ранее со ссылкой на фиг.1. На фиг.2 дано графическое представление 70, при этом по оси Х показано время в секундах, и оно обозначено в общих чертах позицией 72, а по оси Y показана температура в произвольных единицах, и она обозначена в общих чертах позицией 74. Графиком 70 иллюстрируются характеристика зависимости температуры от времени покрытия, в целом показанная позицией 76, и характеристика зависимости температуры от времени подложки, в целом показанная позицией 78. Из графика 70 можно видеть, что кривая 79 непрерывно переходит из полупространства покрытия, показанного касательной 80, в полупространство подложки, показанное касательной 82. Это становится еще более понятным из графика в логарифмическом масштабе по обеим осям для зависимости температуры от времени, показанного на фиг.3.

Как упомянуто выше, на фиг.3 представлен график 84 в логарифмическом масштабе по обеим осям зависимости температуры от времени на линейных осях. Ось Х обозначена позицией 86 и представляет логарифм времени, взятого в секундах, а ось Y, обозначенная позицией 88, представляет логарифм температуры в произвольных единицах. Пунктирная линия 90 является кривой полупространства покрытия, представленной уравнением (6). Нижняя пунктирная прямая линия 92 является кривой полупространства подложки, представленной уравнением (7), а уравнением (7) отражается переходная кривая (100). Тем самым на фиг.3 ясно показано, что участки кривой 100, обозначенные позициями 94 и 96, имеют наклоны, равные -1/2 на графике в логарифмическом масштабе по обеим осям. Кроме того, кривая 100 имеет точку 102 максимального наклона или точку перегиба (или времени перегиба, «tперегиба») между двумя линиями, 90 и 92.

Второй важной особенностью графика 84 является сдвиг 104 между двумя линейными (в логарифмическом масштабе по обеим осям) полупространственными кривыми. Этот сдвиг, хотя и является расхождением линий 90 и 92 в логарифмическом пространстве, представляет собой отношение в линейном пространстве и находится как дельталог, рассмотренная в настоящей заявке и определенная уравнением (8). Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что при взятии отношения температуры покрытия к температуре подложки все члены, исключая эффузивности, сокращаются, что видно из уравнений (6) и (7). А именно, отношение зависит только от тепловых характеристик подложки и покрытия, а не от интенсивности вспышки света. Тепловые характеристики подложки известны или определяются заранее. Следовательно, если отношение получают экспериментально, то, как также показано сдвигом 104 на фиг.3, получают эффузивность и, следовательно, также и отражательную способность.

На фиг.4 представлена схема 106 последовательности операций, иллюстрирующая примерные этапы способа неразрушающего контроля или исследования, предназначенного для определения толщины и удельной теплопроводности изолирующего покрытия. Способ включает в себя этап 108 подачи оптических импульсов к поверхности объекта, описанного в настоящей заявке выше со ссылкой на фиг.1. На этапе 110 способ включает в себя получение данных, представляющих прохождение тепловых импульсов в поверхности объекта. На этапе 112 на основании данных получают соответствующие характеристики зависимости температуры от времени для покрытия и для подложки, показанные на фиг.2 и 3.

Одно из значений, которые на этапе 114 получают на основании характеристик зависимости температуры от времени, является значением дельталог, ранее рассмотренным со ссылкой на уравнение (8), и оно представляет собой разность логарифмов соответствующих характеристик зависимости температуры от времени для подложки и для покрытия. На этапе 116 в соответствии с уравнением (9) вычисляют значение эффузивности покрытия на основании значения дельталог. Затем на этапе 118 вычисляют удельную теплопроводность, используя значение эффузивности покрытия, заданное уравнением (3).

На этапе 120 в соответствии с уравнением (10) вычисляют значение отражательной способности, также используя значение дельталог. На этапе 122 в соответствии с уравнением (12) вычисляют переменную «p», используя значение отражательной способности. На этапе 124 на основании соответствующих характеристик зависимости температуры от времени получают «t перегиба», точку перегиба. Точка перегиба является точкой максимального наклона на характеристике зависимости температуры от времени и показана графически на фиг.3. На этапе 126 в соответствии с уравнением (11) на основании точки перегиба, «t перегиба», получают характеристическое время покрытия.

На этапе 128 в соответствии с уравнением (13) значение тепловой диффузности α с для покрытия вычисляют, используя значение удельной теплопроводности. В заключение на этапе 130 в соответствии с уравнением (15) вычисляют значение толщины покрытия, используя значение тепловой диффузности и характеристическое время покрытия. Специалистами в данной области техники может быть замечено, что предельная толщина, которая может быть определена путем использования способа, описанного в настоящей заявке, зависит от имеющейся мощности вспышки света и пористости покрытия.

В то время как в настоящей заявке были показаны и описаны только некоторые признаки изобретения, многие модификации и изменения будут очевидны специалистам в данной области техники. Отсюда должно быть понятно, что прилагаемая формула изобретения предполагается охватывающей все такие модификации и изменения, поскольку они попадают в рамки истинной сущности изобретения.

Перечень элементов

10 - устройство

12 - объект

14 - изолирующее покрытие

16 - подложка

18 - зачерненное периферийное покрытие

20 - источник

22 - фильтр

24 - оптические импульсы

25 - граница раздела подложки и покрытия

26 - данные, представляющие прохождение тепловых импульсов

28 - регистрирующая система

30 - блок управления регистрирующей системой и источником

32 - линия связи

33 - управляющий сигнал

34 - процессор

36 - данные с регистрирующей системы

38 - дисплейный монитор

40 - выходные данные с процессора

70 - график

72 - ось Х

74 - ось Y

76 - кривая отклика покрытия

78 - кривая отклика подложки

79 - кривая

80 - линия - полупространство покрытия

82 - линия - полупространство подложки

84 - график (logT-logt)

86 - ось Х

88 - ось Y

90 - линия - полупространство покрытия

92 - линия - полупространство подложки

94 - кривая отклика покрытия

96 - кривая отклика подложки

98

100 - кривая

102 - точка перегиба

140 - значение дельталог

106 - блок-схема последовательности операций

108-130 - примерные этапы

1. Устройство (10) для определения толщины и удельной теплопроводности изолирующего покрытия (14), расположенного на подложке (16) объекта (12), содержащее:
источник (20) для быстрой подачи множества оптических импульсов (24) к поверхности объекта (12), при этом поверхность содержит изолирующее покрытие (14);
фильтр, расположенный между источником и объектом и выполненный с возможностью исключения длин волн оптического излучения, больших чем 2 мкм, исходящих из источника;
регистрирующую систему (28), выполненную с возможностью сбора данных (36), представляющих прохождение множества оптических импульсов (24) в объект (12), причем данные содержат характеристики зависимости температуры от времени; и
процессор (34), соединенный с регистрирующей системой (28) и выполненный с возможностью приема данных (36) с регистрирующей системы (28) и выполненный с возможностью определения значения толщины и значения удельной теплопроводности для изолирующего покрытия (14).

2. Устройство по п.1, в котором поверхность объекта (12) содержит зачерненное периферийное покрытие (18), расположенное поверх изолирующего покрытия (14).

3. Устройство по п.1, в котором процессор (34) выполнен с возможностью получения характеристик зависимости температуры от времени для изолирующего покрытия (14) и подложки (16) из данных (36), принятых регистрирующей системой (28).

4. Устройство по п.3, в котором процессор (34) выполнен с возможностью определения значения отражательной способности и характеристического времени покрытия путем использования характеристик зависимости температуры от времени и в котором значение отражательной способности и характеристическое время покрытия используются для определения значения толщины и значения удельной теплопроводности.

5. Устройство по п.3, в котором процессор (34) выполнен с возможностью измерения значения "дельталог" и значения точки перегиба из соответствующей характеристики зависимости температуры от времени.

6. Устройство по п.5, в котором процессор (34) выполнен с возможностью вычисления множества характеристических значений покрытия путем использования значения "дельталог" или значения точки перегиба.

7. Устройство по п.5, в котором множество характеристических значений покрытия содержит по меньшей мере одно из значения эффузивности покрытия, значения отражательной способности, переменной, характеристического времени покрытия или значения тепловой диффузности.

8. Устройство по п.1, в котором процессор (34) выполнен с возможностью одновременного определения значения толщины и значения удельной теплопроводности.

9. Устройство по п.1, в котором изолирующее покрытие представляет собой по меньшей мере одно из создающего тепловой барьер покрытия ТВС) или покрытия, создающего барьер для окружающей среды (ЕВС).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для определения превышения уровня безопасной концентрации метана, которое может быть использовано в горном деле и химической промышленности в системах аэрогазового контроля.
Изобретение относится к области профилактической медицины. .

Изобретение относится к способу спектроскопии оптического излучения жидкости, возбуждаемой импульсным лазером, сфокусированным на ее поверхности. .

Изобретение относится к лазерному спектральному анализу. .
Изобретение относится к способам определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта.

Изобретение относится к импульсному лазеру, используемому для количественного спектрального анализа галогенсодержащих неметаллических или максимум частично металлических веществ, связанному с съемочным приспособлением, спектрометром и камерой ПЗС, причем интенсивность света, испускаемого, по меньшей мере, одним дискообразным участком конуса расширения плазмы, запоминают, суммируют и оценивают, причем предпочтительно определяют градиенты температуры и плотности.

Изобретение относится к способу и устройству для измерения степени пероксидации липидов в биологических жидкостях и суспензиях тканей, в котором специально подготовленные пробы, содержащие липиды, подвергают нагреву для того, чтобы вызвать термохемилюминесцентное свечение, испускаемое пробой и усиливаемое до такой степени, что его можно обнаружить с помощью фотодетектора 18 специального назначения.

Изобретение относится к устройству и способу измерения толщины, в частности, для использования в установках для разливки полосы или профильной заготовки с измерительным устройством.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано на вагоноремонтных предприятиях при комплектации колесных пар тележек грузовых вагонов. .

Изобретение относится к области анализа металлических покрытий путем растворения микроучастка поверхности образца и может быть использовано для определения толщины и состава покрытия.

Изобретение относится к способу измерения толщины слоя пастообразного или тестообразного помола на движущейся поверхности и к устройству для измерения толщины слоя для реализации этого способа.

Изобретение относится к испытательной технике для определения толщины наклепанного поверхностного слоя металлических деталей и может быть применено в процессах дробеструйного упрочнения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дефектометрических исследований. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к оптическим средствам измерения линейных размеров малых объектов (например, толщины нитей порядi ка 5- ЮОООмкм).

Изобретение относится к области мониторинга технического состояния оборудования для нефти и газа и может быть использовано при контроле за нарастанием парафина на внутренней стенке трубопровода. Настоящее изобретение предусматривает способ измерения толщины отложений материала на внутренней стенке структуры, пропускающей поток углеводородного флюида. Способ содержит этап, на котором применяют первый тепловой импульс или непрерывный нагрев к, по меньшей мере, одной первой секции структуры для удаления отложений на внутренней стенке первой секции структуры. Применяют второй тепловой импульс к первой секции структуры и к, по меньшей мере, одной второй секции структуры. Первая и вторая секции разнесены друг от друга, причем тепловой импульс не ослабляет никакие отложения материала во второй секции. Измеряют температуру стенки структуры или флюида в течение второго теплового импульса на первой и второй секциях. Определяют толщину отложений материала на внутренней стенке структуры на второй секции на основании измеренных температур. Настоящее изобретение также относится к соответствующему устройству, реализующему указанный способ измерения толщины отложений, и способу удаления последних со стенок трубопровода. Технический результат - повышение точности определения толщины отложений на внутренней стенке трубопровода. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх