Тепловизионный дефектоскоп



Тепловизионный дефектоскоп
Тепловизионный дефектоскоп

Владельцы патента RU 2580411:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для активного одностороннего теплового контроля металлических, композиционных и др. материалов. Тепловизионный дефектоскоп содержит оптический нагреватель для тепловой стимуляции объекта контроля, тепловизор, компьютер, поворотный привод, поворотное зеркало, изготовленное из плоского теплоизоляционного основания и двух полированных металлических пластин, например, из алюминия или меди, закрепленных по обе стороны от теплоизоляционного основания. В заявленном устройстве используется поворотное зеркало, которое в период нагрева объекта контроля устанавливается под углом наклона, равным +45°, между нормалью к поверхности поворотного зеркала и нормалью к поверхности объекта контроля и под углом наклона, равным -45°, в период регистрации температурного поля объекта контроля тепловизором, что обеспечивает максимально возможную плотность мощности нагрева и отсутствие геометрических искажений изображения объекта контроля. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к активному одностороннему тепловому контролю материалов и изделий.

Известно устройство активного одностороннего теплового неразрушающего контроля состояния колес железнодорожных вагонов и вагонов метрополитена. Устройство содержит тепловизор, установленный перед объектом контроля - колесом вагона, электрод для подключения к точке геометрического центра контролируемого колеса одного из полюсов источника питания постоянного тока. Электроды для подключения к другому полюсу источника питания постоянного тока равномерно распределены и жестко прикреплены к поверхности металлического обруча, предназначенного для насаживания на контролируемое колесо. (Патент RU №2186376, опубликован 27.10.2000).

Недостаток устройства заключается в неравномерности нагрева объекта контроля за счет повышенных температурных сигналов в местах расположения электродов.

Известно устройство одностороннего импульсного теплового неразрушающего контроля для определения толщины изделия и глубины залегания дефектов. Устройство предназначено для проведения контроля пластмассы, керамики, металлов и других материалов. Два источника тепловой стимуляции - оптические нагреватели и тепловизор расположены с одной стороны контролируемого изделия. Компьютер служит для управления и синхронизации запуска оптических нагревателей и тепловизора для сбора и обработки тепловых изображений с последующим определением толщины изделия и глубины залегания дефекта. (Патент США №6542849, опубликован 1.04.2003).

Недостатками технического решения являются невозможность контроля изделий из металлов, в особенности, стали, толщиной более 1,5 мм в силу импульсного характера нагрева, а также наличие тепловых помех - отражений нагретых элементов ламп, возникающих на поверхности контролируемого объекта после окончания тепловой стимуляции.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство активного одностороннего теплового неразрушающего контроля, содержащее оптический нагреватель импульсного характера для тепловой стимуляции объекта контроля, тепловизор и непрозрачную шторку для перекрытия отраженного излучения нагретых элементов оптического нагревателя механическим способом. Компьютер синхронизирует запуск оптических нагревателей и тепловизора и служит для осуществления сбора и обработки тепловых изображений. (Патент США №5631465, опубликован 29.02.1996).

Недостатком устройства является неэффективность нагрева и регистрации температуры, несмотря на полное устранение отраженного излучения нагретых элементов оптического нагревателя с помощью непрозрачной шторки за счет расположения как оптического нагревателя, так и тепловизора под углом к нормали объекта контроля.

Задача заявляемого изобретения - повышение достоверности активного одностороннего теплового неразрушающего контроля при выявлении дефектных образований в металлических и композиционных материалах.

Тепловизионный дефектоскоп для активного теплового неразрушающего контроля содержит оптический нагреватель для тепловой стимуляции объекта контроля и тепловизор, подключенные к компьютеру и размещенные на одной оптической оси напротив друг друга. Между оптическим нагревателем и тепловизором установлено поворотное зеркало, выполненное в виде пластины из теплоизоляционного материала, на обеих поверхностях которой установлены зеркала в виде полированных металлических пластин, например из алюминия или меди. Поворотное зеркало управляется поворотным приводом, подключенным к компьютеру. Поворотное зеркало выполнено с возможностью установки угла наклона, равного +45°, между нормалью к его поверхности и нормалью к поверхности объекта контроля в период нагрева объекта контроля излучением оптического нагревателя и возможностью установки угла наклона, равного -45°, в период регистрации теплового излучения объекта контроля тепловизором.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 - схема работы телевизионного дефектоскопа в период тепловой стимуляции.

На фиг. 2 - схема работы телевизионного дефектоскопа в период регистрации температурного сигнала.

На фиг. 1 изображен тепловизионный дефектоскоп для активного теплового неразрушающего контроля, который содержит оптический нагреватель 1, поворотное зеркало 2, выполненное в виде пластины из теплоизоляционного материала 3, на обеих поверхностях которой установлены зеркала 4 и 5 в виде полированных металлических пластин. Поворотное зеркало 2 установлено под наклоном в +45° между нормалью к собственной поверхности и нормалью к поверхности объекта контроля 6, что позволяет создать максимальную плотность мощности нагрева. Оптическим нагревателем 1, тепловизором 7 и поворотным приводом 8, соединенным с поворотным зеркалом 2, управляет компьютер 9.

На фиг. 2 изображен тепловизионный дефектоскоп для активного теплового неразрушающего контроля, который содержит оптический нагреватель 1 и поворотное зеркало 2, выполненное в виде пластины из теплоизоляционного материала 3, на обеих поверхностях которой установлены зеркала 4 и 5 в виде полированных металлических пластин. Поворотное зеркало 2 установлено под наклоном в -45° между нормалью к собственной поверхности и нормалью к поверхности объекта контроля 6, что обеспечивает запись геометрически не искаженных инфракрасных термограмм. Оптическим нагревателем 1, тепловизором 7 и поворотным приводом 8, соединенным с поворотным зеркалом 2, управляет компьютер 9.

Устройство работает следующим образом.

Объект контроля 6 фиксируется параллельно оптической оси оптического нагревателя 1 и тепловизора 7. Поворотное зеркало 2, выполненное в виде пластины из теплоизоляционного материала 3, на обеих поверхностях которой установлены зеркала 4 и 5 в виде полированных металлических пластин, устанавливается в такое положение (фиг. 1), при котором тепловое излучение от оптического нагревателя 1 попадает на объект контроля 6 перпендикулярно к его поверхности для обеспечения максимальной плотности мощности нагрева. Это достигается при угле +45° между нормалью к поверхности поворотного зеркала 2 и нормалью к поверхности объекта контроля 6.

Оператор запускает программу для задания параметров процесса неразрушающего контроля, управления и синхронизации работы компьютера 9, тепловизора 7, оптического нагревателя 1 и поворотного привода 8, записи и анализа инфракрасных термограмм объекта контроля 6.

После запуска программы компьютер 9 подает управляющий сигнал включения оптического нагревателя 1 для начала тепловой стимуляции. Стимулирующий тепловой поток, отразившись от зеркала 4, осуществляет нагрев поверхности объекта контроля 6. Пластина из теплоизоляционного материала 3, являющаяся основанием поворотного зеркала 2, затрудняет передачу тепла от зеркала 4, нагреваемого излучением оптического нагревателя 1, к зеркалу 5.

По истечении предварительно заданного оператором времени тепловой стимуляции компьютер 9 подает управляющий сигнал выключения оптического нагревателя 1 для завершения тепловой стимуляции, а также подает сигнал тепловизору 7 для начала записи инфракрасных термограмм и сигнал поворотному приводу 8. Поворотный привод 8 изменяет угол наклона поворотного зеркала 2 на 90° (фиг. 2) таким образом, что угол между нормалью к поверхности поворотного зеркала 2 и нормалью к поверхности объекта контроля 6 составит -45°, что обеспечивает отсутствие геометрических искажений изображения объекта контроля 6. При этом не происходит существенного нагрева зеркала 5 тепловым излучением оптического нагревателя 1, что позволяет тепловизору 7 регистрировать температурное поле объекта контроля 6 без излучательной помехи, обусловленной собственным излучением зеркала 5.

Тепловизор 7 начинает последовательную запись заданного числа инфракрасных термограмм с заданным интервалом времени. Регистрируемые инфракрасные изображения с помощью специальной программы записывают в компьютер 9.

По окончании регистрации заданного числа инфракрасных термограмм тепловизором 7 компьютер 9 выключает тепловизор 7.

Тепловизионный дефектоскоп, содержащий оптический нагреватель для тепловой стимуляции объекта контроля и тепловизор, подключенные к компьютеру, отличающийся тем, что оптический нагреватель и тепловизор размещены на одной оптической оси напротив друг друга, а между ними дополнительно установлено поворотное зеркало, выполненное в виде пластины из теплоизоляционного материала, на обеих поверхностях которой установлены зеркала в виде полированных металлических пластин, и управляемое поворотным приводом, причем поворотный привод подключен к компьютеру, а поворотное зеркало выполнено с возможностью установки угла наклона, равного +45°, между нормалью к его поверхности и нормалью к поверхности объекта контроля в период нагрева объекта контроля излучением оптического нагревателя и угла наклона, равного -45°, в период регистрации теплового излучения объекта контроля тепловизором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при проведении наружной тепловизионной съемки для диагностики состояния строительных сооружений и энергетических объектов.

Изобретение относится к области наноэлектроники и может быть использовано в различных областях наноиндустрии. Заявлен способ исследования температурной зависимости электрического сопротивления пленочных образцов при нагреве.

Изобретение относится к устройству для оценки термомеханической усталости материала, который подвергается воздействию горячего теплового потока. Устройство содержит образец для испытаний, имеющий "горячую" стенку с наружной поверхностью, которая подвергается воздействию теплового потока, и внутренней поверхностью, от которой отходят параллельные полосы, прикрепленные к этой внутренней поверхности и образующие между собой параллельные каналы; промежуточную часть, имеющую параллельные ребра, форма и размеры которых обеспечивают возможность их вставки в указанные каналы между полосами с образованием прохода в области внутренней поверхности горячей стенки для циркуляции охлаждающей жидкости.

Изобретение относится к области исследования материалов строительных конструкций здания с помощью тепловых средств. Способ выявления параметров локального пожара включает проведение технического осмотра строительных конструкций деревянного перекрытия здания, подвергавшихся действию термического градиента в условиях локального пожара; выявление схемы огневого воздействия на составные элементы перекрытия; установление породы и сорта строительной древесины, показателей ее плотности и влажности в естественном состоянии, массивности элементов деревянного перекрытия, нахождение нормативного сопротивления строительной древесины на изгиб и скорости ее выгорания, отличающийся тем, что технический осмотр деревянного перекрытия здания дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров площади горения, назначают контрольную ячейку перекрытия в очаге пожара, измеряют площадь поперечного сечения проемов ячейки перекрытия, вычисляют показатель проемности ячейки перекрытия; определяют толщину слоя обугливания поперечного сечения элементов деревянного перекрытия; вычисляют величину горючей загрузки, массовую скорость выгорания строительной сосновой древесины в ячейке перекрытия и коэффициент снижения скорости выгорания сосновой древесины, затем выявляют длительность локального пожара и максимальную температуру локального пожара, которые вычисляют из заданных соотношений.

Изобретение относится к области технологии строительного производства и заключается в количественном определении аммиака в бетонных конструкциях, используемых в жилом строительстве.

Изобретение относится к технике экспериментального исследования огнезащитной обработки древесины и может быть использовано для определения качества огнезащитной обработки непосредственно на месте выполнения работ по огнезащите деревянных конструкций.

Настоящее изобретение относится к способу повышения термоокислительной стабильности смазочных масел, по которому пробы смазочного масла термостатируют нагреванием в герметичном стакане без перемешивания в течение постоянного времени при атмосферном давлении и фиксированной температуре, которую при каждом термостатировании новой пробы ступенчато повышают в диапазоне температур, определяемых назначением смазочного масла, после нагревания проводят отбор и испытание термостатированных проб на сопротивляемость окислению, при этом отбирают пробу постоянной массы, которую затем нагревают в присутствии воздуха с перемешиванием в течение установленного времени в зависимости от базовой основы смазочного масла при постоянной температуре и постоянной скорости перемешивания, окисленные пробы фотометрируют, определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графическую зависимость изменения параметра оценки термоокислительной стабильности от температуры термостатирования, по которой определяют оптимальную температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению, отличающемуся тем, что критерием оценки термоокислительной стабильности смазочнного масла принимают ресурс работоспособности термостатированного масла, причем при испытании каждой новой термостатированной пробы на сопротивляемость окислению отбирают пробу окисленного масла через равные промежутки времени, фотометрированием определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графические зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления термостатированных масел при каждой температуре термостатирования, по которым определяют время достижения коэффициента поглощения светового потока выбранного значения для каждого окисленного термостатированного масла при разных температурах, строят графическую зависимость времени достижения выбранного значения коэффициента поглощения светового потока окисленных термостатированных масел от температуры термостатирования, и по точке этой зависимости с максимальной ординатой, характеризующей ресурс работоспособности, определяют температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования термической усталости конструкционных материалов, и может быть использовано для экспериментального подтверждения расчетного прогноза малоцикловой прочности конструкционных материалов.

Изобретение относится к способам анализа образцов пористых материалов и может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств околоскважинной зоны нефте/газосодержащих пластов из-за проникновения в нее полимеров, содержащихся в буровом растворе.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического определения концентрации металла в руде. Согласно заявленному способу перед проведением контроля содержания металла в руде по конвейеру пропускают руду без примесей металла.

Изобретение относится к области термографии и может быть использовано при создании технологии тепловизионного определения количественных пульсационных характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при проведении наружной тепловизионной съемки для диагностики состояния строительных сооружений и энергетических объектов.

Изобретение относится к области океанологии и может быть использовано для получения полей температуры океана в оперативном режиме. Заявлен способ оценки температуры поверхности океана по измерениям спутниковых микроволновых радиометров путем получения значений радиояркостных температур (Тя) по радиометрическим каналам и вычисления значения температуры поверхности океана (Ts) с использованием зависимости, учитывающей значение радиояркостных температур и коэффициентов настроенной Нейронной Сети.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при наземных тепловакуумных испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) негерметичных космических аппаратов (КА).

Изобретение относится к бесконтактным методам исследований теплофизических характеристик твердых тел и может быть использовано для исследований теплофизических характеристик изделий, используемых в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического определения концентрации металла в руде. Согласно заявленному способу перед проведением контроля содержания металла в руде по конвейеру пропускают руду без примесей металла.

Датчик с фильтровальным устройством, на выходе которого установлено детекторное устройство, и аналитическим устройством, соединенным с детекторным устройством. Причем фильтровальное устройство имеет первый контрольный фильтр и второй контрольный фильтр, и оба фильтра имеют первую контрольную полосу и вторую контрольную полосу соответственно.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения температуры водосодержащей среды, а именно пульсирующей крови внутри тела. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к устройствам бесконтактного измерения температуры поверхности нагретых тел методом спектрального отношения, и может быть использовано в любых отраслях промышленности для измерения температуры различных материалов и изделий.

Изобретение относится к способу детектирования интенсивности излучения, в частности, газообразной смеси продуктов реакции при помощи фотокамер. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры движущихся газовых сред на выходе из реакторов и теплообменных аппаратов с различной структурой теплообменных поверхностей. Предложен сетчатый комбинированный термоприемник, содержащий преобразователь температуры в виде сетки из нитей со специальным покрытием, а также тепловизионную камеру, имеющую в своем составе монитор. Преобразователь температуры содержит, по крайней мере, одну термопару, представляющую собой вплетенный в ячейку сетки нитевидный элемент, диаметр и цилиндрический спай которого совпадает с диаметром нитей сетки. Расстояние между нитями сетки составляет 50-1000 мкм, а толщина нитей сетки составляет 2-100 мкм. В качестве специального покрытия нитей сетки и термопары используется зечернение. Степень черноты поверхности нитей сетки и термопары ε составляет порядка 1. Для осуществления способа измерения температурного поля газового потока в каналах в качестве преобразователя температуры используют сетку из нитей со специальным покрытием, которую размещают перпендикулярно потоку измеряемой среды. Температуру определяют по температурному полю сетки, формируемому при прогреве или охлаждении нитей сетки. Преобразователь температуры размещают непосредственно на выходном срезе канала, или внутри канала, или перед каналом. Технический результат - повышение разрешающей способности и точности измерения температурного поля газового потока в каналах. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-04-10 2016-04-11T10:56:51
Наверх