Способ бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля

Изобретение относится к способу бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для проведения теплового неразрушающего контроля изделий в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности. Способ бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля включает нагрев контролируемого образца источником оптического излучения и одновременную регистрацию температуры поверхности контролируемого образца тепловизором. Причем для обеспечения автоматизации процесса контроля однотипных изделий в зону нагрева источником оптического излучения вместе с контролируемым образцом размещают эталонный образец. Последовательность инфракрасных термограмм, записанных в процессе контроля, обрабатывают методом корреляционного анализа. Технический результат - обеспечение автоматизации процесса неразрушающего контроля. 1 ил.

 

Изобретение относится к бесконтактному одностороннему активному тепловому неразрушающему контролю структурных дефектов в твердых материалах. Заявляемый способ может быть использован для теплового неразрушающего контроля изделий в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности.

Известен способ бесконтактного активного теплового неразрушающего контроля твердых материалов при нестационарном тепловом режиме. Сущность способа заключается в нагреве передней поверхности контролируемого образца источником оптического излучения и одновременной регистрации температурного поля поверхностей контролируемого образца с помощью тепловизора и системы зеркальных отражателей. Регистрируют распределение тепла от источника оптического излучения и контролируемого образца в виде инфракрасных изображений. После обработки инфракрасных изображений сравнивают энергетические балансы источника оптического излучения и контролируемого образца при заданном режиме нагрева с учетом распределения температуры по поверхности контролируемого образца. Определяют и контролируют свойства исследуемой системы и проводят оценку наличия дефектов, а также находят условия, необходимые для соответствующей функциональной принадлежности контролируемого образца в нужном технологическом процессе (Патент RU №2379668 от 20.01.2010).

Недостатками данного способа с точки зрения неразрушающего контроля скрытых дефектов являются: 1) необходимость использования процедуры двухстороннего неразрушающего контроля, в то время как в практике неразрушающих испытаний наиболее востребована односторонняя процедура; 2) отсутствие эталона дефектности, с которым целесообразно проводить сравнение текущих результатов; 3) отсутствие алгоритмов компьютерной обработки температурной информации, направленных на повышение отношения сигнал/шум.

Известен способ бесконтактного активного теплового неразрушающего контроля материалов, включающий измерение температуры поверхности контролируемого образца тепловизором в направлении, не совпадающем с вектором теплового потока источника оптического излучения. Обработку результатов измерений проводят на стадии регулярного теплового режима путем расчета градиента логарифма интенсивности излучения в каждой точке поверхности контролируемого образца. Оценку наличия дефектов осуществляют по величине производной от градиента логарифма интенсивности излучения по времени (Патент RU №2235993 от 25.04.2003).

Основным недостатком предложенного решения является ограниченность по типу контролируемых объектов, в частности невозможность применения данного способа при одностороннем доступе к контролируемому образцу, а также сложность методического обеспечения процедуры контроля.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля, предназначенного для обнаружения дефектов в твердых материалах. Способ включает нагрев одной из поверхностей контролируемого образца в течение фиксированного времени источником оптического излучения и регистрацию нестационарного температурного поля этой поверхности в виде последовательности инфракрасных термограмм. После окончания нагрева источник оптического излучения перекрывают для устранения отраженного излучения. Обнаружение скрытых дефектов проводят путем анализа отношения двух термограмм, выбранных из зарегистрированной последовательности термограмм (Патент RU №2509300 от 12.11.2006).

Основным недостатком представленного способа является необходимость выбора оператором или автоматическим устройством эталонной (бездефектной) точки на поверхности контролируемого образца, относительно которой определяют локальные температурные аномалии, после чего оценивают дефектность образца. Выбор такой точки затруднителен, поскольку перед испытаниями отсутствует априорная информация о дефектности контролируемого образца. Кроме того, на практике неравномерность нагрева поверхности контролируемого образца приводит к необходимости выбора нескольких эталонных точек, как правило, вблизи «подозрительных» зон. Выбор эталонной точки является субъективным и зависит от опыта оператора. В результате автоматизация процесса неразрушающего контроля затруднительна.

Задача заявляемого изобретения - осуществление автоматизированного процесса неразрушающего контроля однотипных изделий и материалов.

Способ бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля, предназначенный для обнаружения структурных дефектов в твердых материалах, включает нагрев контролируемого образца источником оптического излучения и одновременную тепловизионную регистрацию последовательности инфракрасных термограмм, отражающих изменение температуры поверхности образца. Для автоматизации процесса неразрушающего контроля в фиксированной области зоны контроля дополнительно размещают эталонный образец. Материал эталонного образца идентичен материалу контролируемого образца, толщину эталонного образца выбирают близкой к толщине контролируемого образца, а поперечные размеры эталонного образца выбирают таким образом, чтобы размер цифрового инфракрасного изображения эталонного образца был не менее 3×3 пикселя. Последовательность инфракрасных термограмм, записанная в процессе неразрушающего контроля в память компьютера, обрабатывают методом корреляционного анализа, который включает определение коэффициента корреляции для последовательных моментов времени между температурной функцией образца в каждом текущем пикселе инфракрасных термограмм и температурной функцией эталонного образца.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где приведен вид устройства сверху.

На чертеже изображено устройство, позволяющее реализовать способ бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля для обнаружения структурных дефектов в твердых материалах. Устройство содержит источник оптического излучения 1 для нагрева контролируемого образца 2 и эталонного образца 3, изготовленного из материала, идентичного материалу контролируемого образца 2, с толщиной, близкой к толщине контролируемого образца 2, и поперечными размерами, достаточными для получения с помощью тепловизора 4 его инфракрасного изображения. Причем для надежного измерения температуры эталонного образца размер изображения эталонного образца должен быть не менее чем 3×3 пикселя. Тепловизор 4 регистрирует изменение температуры поверхности контролируемого образца 2 и эталонного образца 3. Источник оптического излучения 1 и тепловизор 4 подключены к компьютеру 5.

Способ работает следующим образом.

Устанавливают контролируемый образец 2 и эталонный образец 3 в поле зрения тепловизора 4 и в зоне нагрева источником оптического излучения 1. Для автоматизации процесса контроля эталонный образец размещают в фиксированном месте для получения его инфракрасного изображения в одном и том же месте инфракрасных термограмм с целью автоматического считывания его температурной функции компьютерной программой. Материал и толщину эталонного образца выбирают идентичными (или близкими) к материалу и толщине контролируемого образца, причем контролируемые образцы являются однотипными, чем обеспечивается идентичность температурных функций контролируемого образца и эталонного образца.

Запускают компьютерную программу для задания параметров активного теплового неразрушающего контроля, позволяющую регистрировать и анализировать инфракрасные термограммы, осуществлять управление и синхронизацию работы тепловизора 4, источника оптического излучения 1 и компьютера 5.

Включают последовательную запись заданного числа инфракрасных термограмм в течение заданного интервала времени с помощью тепловизора 4. Интервал записи термограмм в тепловизоре 4 в процедурах теплового неразрушающего контроля обычно составляет от 1/100 секунды до 1 секунды, а полное число записанных инфракрасных термограмм составляет от 10 до 1000. На данном этапе испытаний источник оптического излучения отключен и производится регистрация инфракрасных термограмм, отражающих начальное состояние объекта контроля. Для этой цели оператор задает так называемое время задержки между началом записи инфракрасных термограмм и включением источника нагрева.

По истечении установленного времени задержки включают источник оптического излучения 1 и нагревают одновременно переднюю поверхность контролируемого образца 2 и эталонного образца 3. Тепловизор 4 продолжает осуществлять регистрацию температуры поверхности контролируемого образца 2 и эталонного образца 3 в процессе нагрева.

По истечении требуемого времени нагрева контролируемого образца 2 и эталонного образца 3 отключают источник оптического излучения 1. Тепловизор 4 продолжает осуществлять регистрацию температуры поверхности контролируемого образца 2 и эталонного образца 3 в процессе охлаждения. Таким образом, температуру поверхности контролируемого образца 2 и эталонного образца 3 измеряют перед началом их нагрева, в ходе нагрева и в процессе их последующего охлаждения.

Последовательность инфракрасных термограмм сохраняют в памяти компьютера 5, после чего обрабатывают методом корреляционного анализа, включающим определение коэффициента корреляции для последовательных моментов времени между температурной функцией контролируемого образца 2 в каждом текущем пикселе инфракрасных термограмм и температурной функцией эталонного образца 3. Температурную функцию эталонного образца 3 регистрируют автоматически при фиксированном положении эталонного образца 3 в поле зрения тепловизора.

Результатом бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля является графическое отображение коэффициента корреляции для последовательных моментов времени между температурной функцией контролируемого образца 2 в каждом текущем пикселе инфракрасных термограмм и температурной функцией эталонного образца 3, причем наличие дефектов в контролируемом образце 2 определяют по отклонению значений коэффициента корреляции в отдельных зонах.

Использование метода корреляции для обнаружения структурных дефектов при бесконтактном активном тепловом неразрушающем контроле известно, однако в известном способе корреляцию осуществляют между текущим пикселем инфракрасного изображения и эталонным пикселем, который должен быть выбран оператором на поверхности контролируемого образца. Недостатком такого способа является необходимость выбора эталонной точки, что затруднительно в силу отсутствия априорных сведений о контролируемом образце. Особенностью использования эталонного образца при бесконтактной односторонней процедуре активного теплового неразрушающего контроля твердых материалов, что предложено в настоящем способе, является возможность определения коэффициента корреляции для последовательных моментов времени между температурной функцией контролируемого образца в каждом текущем пикселе инфракрасных термограмм и температурной функцией эталонного образца. Таким образом, нет необходимости выбирать эталонную точку на поверхности контролируемого образца, что позволяет автоматизировать процесс испытаний однотипных изделий.

Способ бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля, предназначенный для обнаружения структурных дефектов в твердых материалах, включает в себя нагрев контролируемого образца источником оптического излучения и одновременную регистрацию последовательности инфракрасных термограмм, отражающих изменение температуры поверхности образца, с помощью тепловизора, отличающийся тем, что в зоне контроля дополнительно размещают эталонный образец, причем положение эталонного образца фиксировано, а материал идентичен материалу контролируемого образца, толщину эталонного образца выбирают близкой к толщине контролируемого образца, а поперечные размеры эталонного образца выбирают таким образом, чтобы на изображении эталонного образца размещалось не менее 3×3 пикселя, причем последовательность инфракрасных термограмм, записанных в процессе контроля в память компьютера, обрабатывают методом корреляционного анализа, включающим определение коэффициента корреляции для последовательных моментов времени между температурной функцией контролируемого образца в каждом текущем пикселе инфракрасных термограмм и температурной функцией эталонного образца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам коррекции собственной температурной зависимости кремниевых фотопреобразователей (ФЭП) и может быть использовано при тепловакуумных испытаниях (ТВИ) космического аппарата (КА) или его составных частей с использованием имитатора солнечного излучения.

Изобретение относится к диагностике технического состояния систем контроля технологических процессов. Предложен способ проверки работоспособности системы контроля течи трубопровода, который включает воспроизведение системой параметров эталонного имитатора измеряемых системой физических величин, сравнение воспроизведенных параметров с заданными параметрами эталонного имитатора и выработку заключения о работоспособности системы.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для технической диагностики неоднородных конструкций. Согласно заявленному решению перед проведением тепловизионного обследования выбирают время тепловой инерции равным 3-20 минут в зависимости от скорости реакции компонентов пенополиуретана, марки оболочки и толщины слоя изолирующего слоя пенополиуретана на трубе.

Изобретение относится к области сбора и обработки информации. Техническим результатом является обеспечение синхронизации моментов получения сигналов от датчиков независимо от их удаленности и места положения при использовании общего компьютеризированного средства сбора информации.

Использование: для оценки надежности конструкции из электропроводных полимерных композиционных материалов на основе контроля распределения электрических потенциалов по поверхности.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для проектирования аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быт использовано при испытаниях изделий на термическую стойкость. Заявлен способ испытаний полых изделий на термостойкость, заключающийся в нагреве изделия изнутри и охлаждении снаружи.
Изобретение относится к тепловым способам неразрушающего контроля и диагностики дефектов в стенках элементов конструкции и может быть использовано для дефектоскопии различных объектов.

Изобретение относится к изготовлению или получению изделий из стекла или стеклокерамики. Изобретение основано на том, чтобы обеспечить получение изделий из стекла или стеклокерамики, имеющих точно охарактеризованные термомеханические свойства. Для достижения этой цели деформацию стекла или стеклокерамического материала измеряют по меньшей мере дважды в виде зависимости от времени, с разными скоростями изменения температуры или механического напряжения. На основе измерений определяют путем моделирования значения времени релаксации и весовые коэффициенты. Затем на основе значений времени релаксации и весовых коэффициентов, относящихся к распределению релаксационных процессов, происходящих в изделии, рассчитывают запаздывающее во времени изменение физической величины, зависящей от температуры или напряжения, такой как тепловое расширение или показатель преломления, в виде зависимости от предварительно определенного изменения температуры или изменения напряжения. Технический результат - повышение точности определения термомеханических свойств изделий из стекла или стеклокерамики с последующим использованием данных сведений для получения изделий из стекла или стеклокерамики, имеющих точно охарактеризованные термомеханические свойства. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оценки состояния поверхностей резиновых и пластиковых нитей. Заявлено устройство для оценки технического состояния поверхности нитей, включает в себя температурный генератор, температурный датчик, интерфейс, анализатор изображения и элемент принятия решения. Упомянутое устройство содержит инфракрасный датчик (3), расположенный над исследуемой структурой нити (1) , в противоотражающем кожухе (4). Причем равномерность градиента температуры по всей поверхности исследуемой структуры движущейся нити (1), для измерения скорости которой использован измерительный преобразователь (5) для неконтактного или контактного измерения, обеспечивается температурным генератором (2) и термочувствительными элементами (6 и 7). При этом термочувствительный элемент (6) расположен за температурным генератором (2), а термочувствительный элемент (7) - перед температурным генератором (2). Также предложен способ оценки технического состояния поверхности нитей, изготовленных из резины или пластика, в котором сигналы от термочувствительных элементов (6, 7), измеряющих градиент температуры, и сигнал от измерительного преобразователя (5) для неконтактного и/или контактного измерения скорости движения нити (1), а также изображение от интерфейса датчика (8) передают на анализатор (9) изображения и в элемент (10) принятия решения. Технический результат - повышение точности и достоверности обнаружения дефектов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Заявленный способ включает зонный нагрев наружной поверхности изделия за счет контакта с нагревателем. Распределение температуры по высоте изделия задается электропроводящими секторами нагревателя разной толщины, которые соединены в электрическую цепь параллельно и сформированы за счет намотки токопроводящей нити под и (или) поверх электрических шин, размещенных на изделии вдоль образующих. Количество витков токопроводящей нити в каждом электропроводящем секторе выбирается по формуле: где Ni - количество витков в i-м секторе; U - напряжение на шинах; ρ - удельное сопротивление токопроводящего материала; Ri - наружный радиус изделия в i-м секторе; qi - требуемая плотность теплового потока в i-м секторе; Sn - площадь поперечного сечения токопроводящей нити; Δh - высота i-го сектора. Технический результат - устранение ограничений по заданию температурного поля на поверхности испытуемых объектов, высота которых меньше диаметра основания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области бесконтактного неразрушающего контроля и касается тепловизионной дефектоскопической системы. Система включает в себя тепловизионное устройство и светодиодный излучатель для нагрева контролируемого объекта, соединенные с блоком управления, а также два светочувствительных элемента. Светочувствительные элементы подключены к блоку управления через снабженный устройством сигнализации блок преобразования сигнала. Первый светочувствительный элемент находится в зоне расположения тепловизионного устройства, а второй светочувствительный элемент установлен у поверхности контролируемого объекта для регистрации падающего излучения светодиодного излучателя. Технический результат заключается в обеспечении автоматизации процедуры и повышении достоверности результатов контроля. 2 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к инфракрасной диагностике и тепловизионным методам контроля. При проведении тепловизионного контроля теплоизоляции трубопровода движение тепловизионной камеры выполняют по винтовой линии вокруг трубопровода с частотой ее обращения, зависящей от изменения максимума температурного поля на наружной поверхности теплоизоляции трубопроводов в соответствии с законом движения максимума температуры газа наддува по длине трубопровода. При этом шаг винтовой линии при перемещении тепловизионной камеры вокруг трубопровода должен обеспечивать получение перекрывающихся термограмм с учетом технических характеристик тепловизионной камеры. Технический результат – повышение достоверности и информативности получаемых данных за счет обеспечения получения термограммы всей поверхности теплоизоляции трубопровода при однократном испытании. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Заявлено устройство теплового контроля качества композитных броневых преград на основе анализа энергии поглощения поражающего элемента, включающее устройство для стрельбы, расположенное между подложкой и устройством для стрельбы на траектории полета поражающего элемента устройство для измерения скорости полета поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы, подложку из пластичного материала. Устройство дополнительно снабжено тепловизионной системой, компьютерной системой и устройством регистрации начала полета поражающего элемента. Тепловизионная система расположена таким образом, чтобы поле обзора ее оптической части охватывало место соприкосновения поражающего элемента и композитной броневой преграды. Вход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к выходу устройства измерения скорости поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы. Выход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к входу тепловизионной системы, а выход тепловизионной системы подключен к входу компьютерной системы. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов испытаний. 9 ил.

Изобретение относится к способам обнаружения воздушной полости в строительной плите на основе гипса и к способам изготовления строительной плиты на основе гипса. Способ включает формирование строительной плиты на основе гипса с предварительно заданной формой. Охлаждают поверхность строительной плиты на основе гипса, которая генерировала тепло в результате реакции гидратации обожженного гипса, направлением охлаждающей среды на поверхность. Детектируют распределение температур поверхности строительной плиты на основе гипса после завершения указанного охлаждения. Формируют картину температурного распределения, полученного при указанном детектировании. Автоматически детектируют воздушную полость, превышающую предварительно заданный размер или равную ему, содержащуюся в строительной плите на основе гипса, выполнением обработки изображений на картине распределения температур поверхности строительной плиты на основе гипса, полученного в указанном формировании картины. Определяют часть строительной плиты на основе гипса, которая содержит воздушную полость, как дефектную, и автоматически маркируют часть и отбрасывают часть из системы технологического процесса. Техническим результатом является повышение эффективности определения воздушных полостей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на конструкцию летательного аппарата в наземных условиях и может быть использовано при стендовых испытаниях. Заявленный способ включает зонный нагрев с помощью радиационных нагревателей наружной поверхности испытуемой конструкции, измерение температуры наружной поверхности контактными датчиками и управление нагревом по заданному температурному режиму по показаниям контактных датчиков. В процессе испытания измеряют электрическую мощность радиационных нагревателей и сравнивают ее с заранее определенной на предварительных испытаниях калориметрического макета испытуемой конструкции электрической мощностью. На участках заданного температурного режима с быстрым темпом нагрева, когда показания датчиков температуры отстают от реальных значений температуры поверхности, измеряемая электрическая мощность начинает превышать предварительно определенную на величину, определяемую опытным путем, управление процессом нагрева переключается с управления по заданной температуре на управление по предварительно определенной электрической мощности радиационных нагревателей. Это продолжается до того момента времени, пока разность показаний контактных датчиков и заданного температурного режима не станет меньше величины, определяемой опытным путем для каждого датчика температуры. После этого управление нагревом осуществляется по заданному температурному режиму. Технический результат изобретения - увеличение точности воспроизведения температурного режима неметаллической конструкции, имеющего место в полете в результате интенсивного аэродинамического нагрева, в процессе наземных тепловых и теплопрочностных испытаний. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения исправности бурового оборудования. Описывается система и способ определения исправности бурового оборудования. Способ включает тепловой анализ по меньшей мере части одного из элементов бурового оборудования с помощью тепловизора, способного воспринимать инфракрасный свет для определения температуры анализируемой части элемента бурового оборудования. Температура анализируемой части бурового оборудования может использоваться для определения исправности элемента бурового оборудования. Технический результат – повышение точности и достоверности определения исправности нефтепромыслового оборудования. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области безопасного применения полимерных композиционных материалов в конструкциях корпуса возвращаемого аппарата пилотируемого космического корабля. Для определения пригодности полимерных композиционных материалов для применения по пожарной безопасности в конструкциях корпуса возвращаемого аппарата предложен расчетно-экспериментальный метод с формулой для определения пределов горения полимерных композиционных материалов по концентрации окислительной атмосферы планеты при повышенной температуре полимерного композиционного материала. Для определения пригодности полимерных композиционных материалов для применения по прочности после пребывания элементов конструкций корпуса возвращаемого аппарата из полимерных композиционных материалов при высоких температурах и соответствующих им по времени давлениях атмосферы планеты предложен экспериментальный метод, включающий выдержку элементов из полимерных композиционных материалов в термобарокамере при температурах и соответствующих им давлениях, изменяющихся в термобарокамере в соответствии с законом изменения этих параметров, начиная с периода входа возвращаемого аппарата в плотные слои атмосферы и заканчивая периодом остывания корпуса возвращаемого аппарата после окончания его аэродинамического торможения, до момента достижения температуры, при которой не происходит термической деструкции связующего данного полимерного композиционного материала. Технический результат – получение более достоверных и точных данных. 5 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способу бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для проведения теплового неразрушающего контроля изделий в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности. Способ бесконтактного одностороннего активного теплового неразрушающего контроля включает нагрев контролируемого образца источником оптического излучения и одновременную регистрацию температуры поверхности контролируемого образца тепловизором. Причем для обеспечения автоматизации процесса контроля однотипных изделий в зону нагрева источником оптического излучения вместе с контролируемым образцом размещают эталонный образец. Последовательность инфракрасных термограмм, записанных в процессе контроля, обрабатывают методом корреляционного анализа. Технический результат - обеспечение автоматизации процесса неразрушающего контроля. 1 ил.

Наверх