成都肯尼檢測技術服務有限公司
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紅外熱像檢測是一種無損檢測新技術,具有檢測速度快、非接觸、無污染、對構件近表面缺陷和特征敏感的特點。
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發展歷程
早在1930年,***有人提出***初的主動法紅外無損檢測的思想。20 世紀60年代,Green和Alzofon******闡述了主動紅外無損檢測的基本理論和應用。從此,世界各國的學者對紅外無損檢測與評價開展了廣泛的研究。早期的紅外無損檢測由于檢測成本、檢測精度等原因,主要應用于軍事領域,如發動機的檢測,管子或容器的泄漏檢查等。
應用紅外物理理論、紅外技術成果和傳熱學理論對材料、裝置和工程結構等進行無損檢測與診斷,民用方面首先是從電力部門開始的。20世紀60年代中期,瑞典國家電力局和AGA 公司合作,對紅外前視系統加以改進,并使用其對運行中的電力設備的熱狀態進行診斷,開發出******代工業用紅外熱像儀。美國、加拿大、英國、瑞典和丹麥等國逐漸將紅外熱像無損檢測技術應用于高壓輸電線路的航檢,并在后來引入了自動跟蹤系統。
建筑方面,瑞典在1966年開始采用紅外熱像技術檢測建筑物節能保溫性能,隨后美國、德國等許多國家的研究人員也在這個方面進行了研究。
缺陷檢測方面,20世紀60年代國外開始采用紅外技術對缺陷進行檢測,主要用于金屬、陶瓷、玻璃、塑料、橡膠和發動機噴管膠接質量的檢測。美國A3火箭曾采用紅外檢測;美國洛克希德公司用TIRIS紅外橫移檢驗儀檢查C5飛機的膠接結構;俄羅斯也積極開展了膠接結構脫粘缺陷的檢測研究。
20世紀70年代以后許多研究者開始將紅外無損檢測和熱傳導理論聯系起來,隨后開展了非均質體的熱傳導研究,研究了不同激勵條件下的一維、二維熱傳導模型及其解析解和數值解,為紅外熱像檢測提供了理論基礎。
20世紀80年代后期,隨著具有高采集速率、高像元、高靈敏度的紅外熱像儀的出現和計算機技術、數字信號處理技術的發展,各國專家不斷提出新的檢測方法和信號處理技術以提高紅外檢測的能力。瑞典AGA公司于1995年前后開發了一種全新的加熱方式———調制加熱法 (Modulated Thermograph, MT)。在此基礎上產生了鎖相紅外技術 (Lock-in Thermograph, LT)。1996年MALDAGUEX等提出了一種新的信號處理技術———脈沖相位法 (Pulse Phase Infrared Thermography, PPT)。隨后,各種新方法和新的信號處理技術不斷涌現。
在國內,電力系統是研究開發與應用紅外無損檢測技術較早的行業。
早在20世紀70年代初,我國***在電力設備的故障診斷中應用了該項技術。中國石油化工集團公司于1986年同時引進了6臺紅外熱像儀,分別在下屬子公司進行使用。利用這些熱像儀分別對大化肥裝置熱交換器、離心壓縮機、鉑重整裝置冷壁反應器、合成氨裝置二段轉化爐管、催化裂化反應器、再生器和提升器等設備進行了檢測,獲得了寶貴的經驗,并取得了很大的經濟效益。但是,此時的紅外無損檢測技術是被動式的無損檢測方法。
后來,紅外無損檢測技術又逐漸被應用到電子、建筑和臨床醫學等領域,如電網絕緣子的無損檢測、太陽能電池和太陽能電池板的檢測、印刷電路板和集成電路的檢測、焊接缺陷檢測、建材質量檢測、建筑工程質量檢測、火災混凝土結構損傷檢測、膠片缺陷在線檢測、高溫壓力管道檢測、太陽能熱水器保溫桶檢測、壓力容器安全檢測等,這一階段主動式檢測方法逐漸出現。
20世紀90年代中期,北方交通大學在國內******使用閃光燈作為脈沖熱源進行主動式的紅外無損檢測的嘗試,取得了初步成果,后由于主要研究人員離去,研究未能繼續。近年來,北京航空材料研究院、首都師范大學、北京航空航天大學、南京航空航天大學、哈爾濱工業大學、航天703所、北京衛星制造廠、南京大學、中國礦業大學、復旦大學、西安交通大學、海軍工程大學等多所大學及研究機構都進行了一些主動式紅外檢測方面的理論和實驗研究。
2003年5月由歸國留學生發起,首都師范大學、北京維泰凱信公司和北京航空材料研究院共同組建了專門從事紅外無損檢測與評估技術研究的聯合實驗室,該實驗室已經在熱波理論、基礎實驗和應用實驗研究領域取得了許多成果。
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發展現狀
國外
目前開展紅外檢測研究的國家有幾十個,其中美國、加拿大、俄羅斯、德國、瑞典、法國和意大利等國的技術發展較快,主要應用于航空航天、電力、電子、冶金、石油化工、材料、建筑工業和醫療衛生等領域。很多******大公司,如西屋-西門子、洛克西得、波音、空客、諾頓、羅依斯羅爾斯、通用汽車、福特汽車、通用電氣、英特爾等也紛紛建立了紅外無損檢測實驗室,用于解決各自的無損檢測問題。此外NASA、TWIInc.、加拿大LavalUniv.、德國Stuttgart Univ.等都在該領域的理論和實驗方面進行了富有成效的研究,極大地拓展了紅外檢測技術的應用領域,發明了諸如脈沖加熱、脈沖相位、超聲紅外等無損檢測方法和技術。
紅外檢測技術在對各類飛機機身的檢測,如在復合材料的層析探傷,機身表面下蜂窩材料結構中的積水、液壓油滲漏及其他類型損傷的識別,鋁蒙皮疲勞裂紋的檢測,機身銹蝕的定量測量等方面,都得到了成功的應用,并制定了相關的檢測標準和操作手冊。波音、空客公司均制定了紅外檢測標準。ASTM(美國材料與試驗協會)也制定了閃光加熱紅外熱像檢測標準。
紅外熱波無損檢測技術在美軍裝備維修中有許多成功的應用。應用的機型有F-22、F-18、F-16、F-15、B-2、AV-8、V-22“魚鷹”、P-3、E-2C、JSF、F-14、EA-8B、C-130、C-40A 等飛機以及CH-46、HH/UH-1N、CH-53、MH-53、SH-60、TH-57等直升機。
紅外熱像檢測技術在建筑節能監測、建筑物飾面層粘貼質量的檢測和建筑物滲漏檢測等方面均有研究和應用。在電力、電子、機械設備、文物保護和醫療等領域的應用也很廣泛。
國內
現階段,我國紅外無損檢測技術已經得到了廣泛的應用,主要應用于電力工業、石油化工、鋼鐵工業、建筑、電子工業、文物保護、航空航天和醫療等領域。
在電力方面,主要用來檢測發電機組裝置、輸電線接頭、絕緣部件等;
在石油化工方面,對高溫高壓狀況下的設備進行在線檢測、監測異常熱區的出現,為設備的維修和養護提供支持;
在鋼鐵工業方面,紅外檢測技術可用于冶煉到軋鋼的各個生產環節,例如熱風爐的破損診斷、鋼錠溫度的測定、高爐殘缺口位置的確定等;
在建筑方面,主要用于建筑節能監測和建筑物飾面層粘貼質量的檢測,在建筑物滲漏和建筑結構混凝土火災受損、受凍融等檢測方面也有研究;
在電子工業方面,實現了印刷板電路的自動檢測;
在文物保護方面,國內多家相關單位將紅外熱像檢測技術運用在病害探測和修復保護效果評價方面,如空鼓探測、內部裂隙探測和水份分布分析等;
在航空航天方面,北京航空材料研究院、航空623所、北京衛星制造廠和航天703所等單位在材料與構件的紅外檢測方面開展了大量的研究與工程應用工作,如夾層結構件的脫粘缺陷檢測、在役飛機的蜂窩積水檢測、吸波涂層的缺陷檢測與厚度測量、熱障涂層的缺陷檢測等,其中北京航空材料研究院和北京衛星制造廠已將紅外檢測技術用于某些具體產品的質量檢測上。
除了上述領域的企業和研究所進行的紅外檢測研究與應用外,很多高校對紅外檢測的基礎理論進行了研究,如北京航空航天大學、南京航空航天大學、哈爾濱工業大學、首都師范大學、中國礦業大學等在建模分析、信號處理、圖像處理和定量分析等方面進行了多年、大量的研究,取得了很多寶貴成果。
除了企業、科研院所和高校的自主研究外,國內還出現了與國外公司合作、提供紅外熱像檢測服務的公司,為用戶電器設備的在役檢測和維修提供服務。或者是國外的檢測公司直接在中國設立分公司,提供******的、成熟的檢測服務。
近兩年,我國在紅外熱像檢測的人員資格鑒定與認證方面,取得了突破性的******。在中國機械工程學會無損檢測分會的大力支持下,由首都師范大學和北京維泰凱信新技術有限公司牽頭,于2012年建立了國內******個紅外培訓中心,首都師范大學聯合熱波實驗室的老師編寫了培訓教材,并于同年8月份在首都師范大學成功舉辦了******期紅外無損檢測資質認證與培訓,使得紅外無損檢測技術成為******種納入到中國機械工程學會無損檢測資質認證的新技術。