ICS19.100 J04 中华人民共和国国家标准 GB/T26643—2011 无 损检测 闪光灯激励红外热像法 导则 Non-destructivetesting—Infraredflashthermography—Guideline 2011-06-16发布 2012-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 方法概要 1 ………………………………………………………………………………………………… 5 检测系统 2 ………………………………………………………………………………………………… 6 试件 3 ……………………………………………………………………………………………………… 7 检测工艺规程 4 …………………………………………………………………………………………… 8 数据处理和缺陷分析 6 …………………………………………………………………………………… 9 安全性 10 …………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 缺陷的热图分析示例 11 …………………………………………………………… 附录B(资料性附录) 微分热图的应用示例 12 …………………………………………………………… 附录C(资料性附录) 缺陷的曲线分析示例 13 ……………………………………………………………GB/T26643—2011 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)归口。 本标准起草单位:北京维泰凯信新技术有限公司、首都师范大学、中国航空工业集团公司北京航空 材料研究院、北京理工大学、航天材料及工艺研究所、北京航空航天大学、上海泰司检测科技有限公司、 上海材料研究所。 本标准主要起草人:陶宁、王迅、郭广平、李艳红、朱军辉、曾智、金万平、张存林、伍耐明、刘颖韬、 金宇飞。 ⅠGB/T26643—2011 无损检测 闪光灯激励红外热像法 导则 1 范围 本标准规定了闪光灯激励红外热像法无损检测的一般原则,适用于材料和结构的表面及近表面缺 陷检测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T5616 无损检测 应用导则 GB/T12604.9 无损检测 术语 红外检测 GB/T20737 无损检测 通用术语和定义(ISO/TS18173) 3 术语和定义 GB/T12604.9和GB/T20737界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 闪光灯阵列 flashlamparray 由n(n≥1)个按一定规则排列的闪光灯构成的热激励装置。 3.2 闪光灯激励红外热像法 infraredflashthermography 利用闪光灯阵列作为热激励源的一种脉冲热像法。 3.3 闪光灯脉冲半高宽 flashpulsewidthatthehalfpeakintensity 闪光灯光强度为最大值的一半时的脉冲宽度(时域)。 3.4 温差-时间对数曲线 logarithmictemperature-timeplot Y轴为脉冲热激励前后温度差值的自然对数,X轴为时间自然对数的曲线。 3.5 一阶微分热图 thermogramoffirstderivative 像元值为所对应被测物区域在该时刻的温度随时间的一阶变化率所构成的图像。 3.6 二阶微分热图 thermogramofsecondderivative 像元值为所对应被测物区域在该时刻的温度随时间的二阶变化率所构成的图像。 4 方法概要 4.1 技术原理 闪光灯激励红外热像法采用闪光灯阵列对被测物体表面进行脉冲加热,使用红外热像仪探测并记 1GB/T26643—2011 录被测物体在闪光灯激励前后的表面温度1)分布及其变化。闪光灯发出的光脉冲在被测物体表面形成 面热源,在热传导的过程中,被测物体表面的温度随之下降。通常情况下,被测物体内部的缺陷、损伤和 结构造成的热物理属性差异会影响其相应表面区域的冷却过程,热像仪探测并记录与之相应的表面温 度变化,经过数据分析和处理可获得被测物体内部的缺陷、损伤和非均匀信息,见图1。 图1 检测原理示意图 1) 热像仪接收的是其工作波段的辐射能量,实际应用中通常用温度近似表示。4.2 技术特点 4.2.1 本方法通常不受被测物体材料类别的限制,尤其适合复合材料的检测。 4.2.2 本方法是一种非接触检测方法。 4.2.3 通常不受被测物体的大小、形状限制,单次检测面积大,速度快,检测效率高。 4.2.4 检测结果能以图像形式显示。 4.2.5 特别适用于物体的分层、脱粘、蜂窝结构积水、蒙皮锈蚀等类型缺陷的检测。 4.2.6 能用于航空、航天产品大型构件的现场检测。 4.2.7 能用于缺陷形状、大小、深度、涂覆层厚度的测量。 5 检测系统 5.1 系统构成 5.1.1 闪光灯激励红外热成像检测系统应包括闪光灯阵列热激励系统、红外热像仪、控制和数据处理 系统。 5.1.2 检测系统及各组成部分在使用前应该进行必要调试和测试,例如,校准、标定和参数设置。 5.2 闪光灯阵列热激励系统 5.2.1 闪光灯阵列热激励系统应满足: ———在被测物表面上加热均匀; 2GB/T26643—2011 ———闪光灯的脉冲半高宽一般应小于或等于5ms; ———避免所安置的闪光灯阵列直接照射到热像仪的镜头。 5.2.2 宜在闪光灯的后面安装反光罩;宜在闪光灯的前方安装对可见光透明同时对在所用热像仪工作 波段不透明的玻璃罩;宜将闪光灯阵列置于遮光罩内。 5.3 红外热像仪 5.3.1 应满足如下要求: ———在整个数据采集过程中能连续工作; ———能实时输出采集到的图像序列; ———在闪光灯加热后被测物体的温度变化范围内,热像仪的响应近似线性; ———光学镜头和探测器组合能满足所希望检测到的最小缺陷在热像仪探测器上至少占有9个相邻 像元。 5.3.2 性能指标应能满足检测要求,例如工作波段、工作距离、帧频、最小温度分辨力、空间分辨力、镜 头视场等。 5.4 控制和数据处理系统 5.4.1 能发出触发闪光灯闪光和数据采集的指令,采集闪光前后的数据,并实现数据存储。 5.4.2 能实时显示热像仪采集到的信号;能存、取、连续播放、逐帧播放检测所获得的热图序列。 5.4.3 宜具有如下功能:能观察任意像素点的温差-时间对数曲线,数据处理系统宜能够对原始的热图 序列进行相关的图像处理运算,例如,均值滤波,减背景,降噪,一阶微分和二阶微分处理等。 6 试件 6.1 检测能力试件 6.1.1 检测能力试件是一种预埋有各种已知缺陷的参考试件,用于设定检测仪器的参数;能够确定设 备在给定应用条件下的极限检测能力;可用于定期检查设备状态。 6.1.2 宜对一种类型的缺陷制作5个以上不同宽深比的缺陷;宽深比范围应覆盖实际需检测缺陷的宽 深比范围,并且要包括1个以上由客户要求检出的最小缺陷。如果无法预知最小可检测缺陷的宽深比, 设计的参考试件中的这五种缺陷的宽深比宜覆盖0.5~10。 6.1.3 如果需要检测不同缺陷类型,宜在试件中对每种类型设计5个不同宽深比的缺陷。 6.1.4 试件中的各种已知缺陷既可以是实际缺陷,也可以是人工缺陷;人工缺陷的制作应该考虑到它 对热激励的响应,及相对于感兴趣区域的热特性。 6.1.5 设计人工缺陷时,两相邻缺陷边缘的间距应大于两者中较大缺陷的直径;缺陷边缘距试件边缘 的距离应大于缺陷的直径。 6.1.6 如果无法得到上述标准参考试件,可以考虑利用相同材料制作平底孔试件,但须了解由于没有 热损失,平底孔缺陷是最易检测的,对实际缺陷检测的能力一般会低于对平底孔的检测能力。 6.2 热激励均匀性试件 闪光灯阵列加热的均匀性可用一块铝板制作的参考试件检测: ———铝板的厚度建议为3mm; ———铝板的大小宜充满整个检测视场; ———铝板的检测面应经过表面处理使其具有较高的发射率,例如,均匀喷涂哑光黑漆。在不加热的 情况下,热像仪观察到的漆层应是均匀的。 3GB/T26643—2011 6.3 对比试件 6.3.1 针对不同种类的被测物体中的某类或某几类缺陷,设计模拟方法,制作对比试件。对比试件的 材料、制作工艺、结构形式应尽可能与被测物体相同。 6.3.2 制作的对比试件宜采用红外检测以外的其他检测方法或抽样解剖方法进行验证。 6.3.3 通过对对比试件进行检测,优化检测条件和参数设置,记录设备参数、检测条件、检测步骤、检测 数据及分析结果,用于将来实际检测的对比。在相同的条件下对被测物体进行实际检测分析,并将处理 后的结果与已有的对比试件进行对比分析作出检测判断。 6.4 试件管理 应对试件的保管、使用、报废进行规范管理,注意保护试件表面,防止表面污损。 7 检测工艺规程 7.1 检测流程 检测流程参见图2。 图2 检测流程图 4GB/T26643—2011 7.2 检测目的和要求 应