红外检测技术PPT课件

1、1、红外检测技术、机械工程学院测量和威里W、2、红外无损检测技术的特点决定了应用范围。红外无损检测(IR)的优点是操作安全、灵敏度、检测效率高。红外线无损检测时不需要直接接触被检查的对象，所以操作安全。牙齿优势在传记设备、旋转设备及高空设备的无损检测中很明显。现代红外探测器对红外辐射的传感灵敏度很高，现在红外无损检测设备可以检测0.1的温差，从而检测设备或结构部件等热状态的细微变化。红外探测器的响应速度快到纳秒，可以快速收集、处理和显示被检物体的红外辐射，提高检测效率。一些新型红外无损检测设备也可以连接到计算机，或者扩大自己的微处理器、数字视频处理、功能和应用范围。另外，红外辐射不受可见光影响

2、，可以昼夜测量。大气很少被特定波长范围内的红外线吸收，适用于遥感和遥测。1红外无损检测基础，3，1红外辐射和传输1)红外辐射是可见光中红光以外的光，因此也称为红外线，是人看不见的光。波长范围大约在0.751000 m的频谱范围内，其频率大约在4101431011 Hz之间。任何物体，只要其温度超过绝对零度，红外线就会辐射到周围空间。1红外无损检测基础，4，2)红外辐射的传输与所有电磁波一样，红外辐射通过波在空间中直线传播。真空中的传播速度等于真空中光的传播速度，即红外辐射的波长。f是红外辐射的频率。c是光在真空中的传播速度。1红外无损检测基础，5，红外辐射在大气中传播时，大气中气体分子，水蒸气

3、，固体微粒，灰尘等物质的散射，吸收作用使辐射在传输过程中逐渐衰减。红外辐射通过1海里长大气的透射率曲线，可以看到，通过大气层时大气的选择性吸收将分成3个波段，即22.5 m、35 m、814 m。这统称为“大气窗”。牙齿三个大气窗对红外技术的应用尤为重要，一般红外仪器都在牙齿三个窗口内工作。1红外无损检测基础，6，红外辐射是通过1海里长的大气的透射率曲线，1红外无损检测基础，7，2红外探测器红外探测器红外探测器是可以将红外辐射转换为电能的光民成分，是监控物体辐射的红外线。是红外探测系统中最重要的设备之一。以下是分类和性能参数简介。1红外无损检测基础，8，1)常用红外探测器的分类红外探测器分为热

4、电偶和光电探测器。牙齿两种茄子类型的探测器不仅在性能上有差异，在工作原理上也有所不同。热电型红外探测器利用热电元件、热敏电阻或热电偶等组件的热效应来工作。通常灵敏度低，响应慢，但红外波长响应范围大，价格便宜，常用于温度测量和自动控制。光电红外探测器将红外能量直接转化为电能，灵敏度高，反应快，但红外波长响应范围小，因此也可以在低温条件下使用。光电红外探测器广泛用于遥测、遥感、成像、温度测量等。1基于红外无损检测，9，2)红外探测器的性能参数红外探测器不仅工作原理不同，检测的波长范围、灵敏度和其他主要性能也不同。以下几个参数经常用于测量各种红外探测器的主要性能。(1)响应率。响应率表示红外探测器将

5、红外辐射转换为传记信号的能力。等于输出信号电压与输入红外辐射能量的比率。1红外无损检测基础，10，(2)响应波长范围(频谱响应)。表示探测器的电压响应率和入射波长度之间的关系，通常用频谱响应曲线表示。所有波长的红外辐射响应率相同的红外探测器称为非选择性探测器。红外探测器如果不同波长的红外辐射响应率不相同，则称为选择性探测器。热电偶探测器一般可以看作选择性探测器，光电探测器可以看作选择性探测器。一般来说，响应率对应于最大值的波长称为最高波长，将响应率降低到响应值的一半的波长称为截止波长。响应波长范围还表示红外探测器使用的波长范围。1红外无损检测基础，11，(3)噪声等效功率。红外探测器的输出电压

6、低，外部噪声影响大，因此必须用噪声等效功率参数测量红外探测器的性能。噪声等效功率是输出信噪比为1时对应的红外入射功率值，即红外线检测到的最小辐射功率，牙齿值越小，探测器就越敏感。1红外无损检测基础，12，(4)探测率。检出率是噪声等效功率的倒数。(5)反应时间。输出信号落后于红外辐射的时间称为探测器的响应时间。红外探测器的输出信号反映了红外辐射变化的速度。1红外无损检测基础，13，3红外无损检测方法将热量注入工件表面，其扩散传递到工件内部的速度和分布由工件内部特性决定。工作热状态(例如材料、设备和工程框架成员)也是反映工作状态的重要方面。热状态的变化和异常往往是确定被测试对象实际运行状态和判断

7、可靠性的重要依据。红外检测根据其检测方式分为主动和被动。电子适用于工件手动加热期间或加热后经过延迟扫描记录观察工件表面的温度分布，适用于静态零件检测。后者使用工作本身的温度作为与周围环境不同的温度，显示热交换期间工作内部的缺陷，适合运行中设备的质量控制。1红外无损检测基础，14，1红外温度计红外温度计用于测量设备、结构、工件等表面的部分区域平均温度。特殊光学系统允许将目标区域限制在1 mm以下，因此也称为红外点温度计。目标的表面温度主要通过测量目标在特定波段内发射的红外辐射能量的总和来确定。响应时间小于1 s，温度测量范围可以达到03000。下图是红外温度计的结构图。包括光学系统、调制器、红外

8、探测器、放大器、显示器等。红外测温仪的主要技术参数温度范围、工作频带、反应时间、目标尺寸、距离系数和复印率范围等。2红外无损检测仪器，15，红外温度计的原理图，2红外无损检测仪器，16，2红外相机红外检测的主要设备是红外相机。红外辐射符合几何光学规律，使用红外辐射的物体成像不需要额外的光源。红外成像需要特殊的光学系统红外光学系统。红外测温仪显示被测物体某一部分的平均温度。红外热像仪显示了物体红外辐射能量密度二维分布图，即热图。要在显示器上显示对象的热图像，必须首先将热图像分解为像素，然后通过红外探测器切换为传记信号，然后在信号处理后的显示器上成像。图像分解通常使用光学机械扫描方法。现在高速热相

9、机可以实时显示物体的红外热像。2红外无损检测仪器，17，热敏烫伤相机除了红外温度计的各种优点外，(1)快速有效，结果直观。热相机可以显示物体的表面温度场，并可以用图像显示。(2)辨别力强。现代热相机能分辨0.1以下的温差。(3)显示器方式灵活多样。温度场的图像可以用医生颜色显示，也可以通过数字化处理以数字方式显示每个点的温度值。(4)可以与计算机进行数据交换，易于存储和处理。2红外无损检测仪器，18，1红外无损检测热加工中经常应用红外无损检测技术。1)使用点焊点焊点焊质量的无损检测外部热源加热焊点，使用红外热像仪检测焊点的红外热图及其变化，确定焊点质量。无缺陷钎焊的温度分布比较均匀，但有缺陷的

10、钎焊不是这样的，消除热源后温度分布的变化过程可能与无缺陷的钎焊有很大区别。上述信息可用于无损检测焊点的质量。图6-87是点焊质量的红外无损检测图。2红外无损检测技术应用，19，点焊质量红外检测图表，2红外无损检测技术应用，20，2，2红外无损检测技术应用，21，3)利用压力容器衬套传感红外成像技术的压力容器衬脱落或缺陷检测方法，利用红外热像仪对集装箱表面温度场数据的传热理论分析和计算机程序实例计算，计算容器内衬内的变化，对容器内衬的缺陷进行定量诊断，2应用红外无损检测技术，22，4)焊接工艺检测在焊接过程中应用于红外检测技术，例如在焊接过程中使用红外点温度计实时检测焊接中或热影响区域的一点或多

11、点温度。实时修改焊接参数。利用红外热像仪检测焊接中熔池及其周围区域的红外图像，分析焊宽、焊道渗透等，实现焊接过程质量和焊接尺寸实时控制。在自动焊管生产线上，使用红外阵列CCD实时检测焊接区域一维温度分布，通过焊接电流的大小控制，确保均匀焊接形式。2红外无损检测技术的应用，23，5)轴承质量检查中测量的套筒由双层金属压力制成，可能有中间层或大体积、面上的缺陷。内部缺陷与无缺陷部分的传热速度不同，因此通过加热工件背面，可以使有缺陷的地方的温度低于无缺陷的地方的表面温度，通过红外摄影获得有缺陷的图像和尺寸图像。也可以用类似的方法检测轴承滚子表面的裂纹。2红外无损检测技术的应用，24，2传记设备的红外

12、无损检测传记设备与其他设备一样，运行中或静止状态都处于一定的温度，即稳定的热状态。操作中设备的热状态直接反映设备运行正常，操作状态稳定。利用红外热烫伤装置进行设备热状态异常检查，国内外有很多应用实例。例如，在电力系统的设备诊断中，应用热烫伤相机检测发电机、变压器、开关、连接器、压力接管等，可以有效地发现异常热点，并通过及时处理和维护防止停电。发电站还将牙齿技术用于水冷壁管检查，判断是否有堵塞。2红外无损检测技术的应用，25，3红外泄漏检测在实际生产中，管束振动、腐蚀、疲劳、破损等原因会导致换热器外壳内或管内介质泄漏，降低产品质量和生产能力，影响生产的正常运行。判断换热器泄漏的发生和程度对换热器

13、安全运行、节约能源、传热性能最大化和经济效益提高具有重要意义。根据生产工艺参数，不仅可以对工程情况进行分析，还可以使用红外温度测量技术监控换热器运行情况，并及时发现其泄漏的性质和部位。一家化工总厂在生产过程中进行了发现1换热器高温申报，通过使用热像仪进行温度测试，获得了换热器温度分布状态。检查分析表明，发现局部温度不正常，换热器壳侧的氨泄漏在观测冷却剂中，形成了气液混合，冷却效果降低，出口温度继续升高。2红外无损检测技术的应用节目，26，4红外无损检测特殊应用节目火车车轮轴承座故障(如轴承出现裂纹或润滑不足等)的牙齿，在列车运行过程中，相关部位的温度可能迅速上升，过热。不能及时发现的话，车轮会卡住或轴承损坏，导致列车脱轨。这些问题可以用红外辐射检测方法解决。在指定位置的轨道两侧安装红外辐射探测器，使从科举列车蟑螂轴承发射的红外辐射准确地穿透红外探测器的物镜，监视轴高于指定温度标准的过热状态。2红外无损检测技术的应用，27，疲劳裂纹图表检测(A)样品扫描图表(B)表面温度分布曲线，2红外无损检测技术的应用，28，5。红外无损检测技术的发展红外理论的实际应用从军事上开始。应用红外物理理论和红外技术成果对材料、装置、工程结