基于渦流脈沖相位熱成像的金屬材料裂紋檢測

胡德洲，左憲章，李 偉

（軍械工程學院 無人機工程系，河北 石家莊050003）

引言

隨著現代社會的發展，人們對設備的質量及安全的要求越來越高。金屬材料在制造、加工、使用過程中，其表面或者內部會產生各式各樣的缺陷，是造成設備故障和安全事故的重要原因。主動式紅外成像檢測技術采用光學、超聲、渦流等激勵方式，可以對金屬的表面、近表面裂紋進行快速、準確的檢測，并具有直觀、非接觸、一次觀測面積大的特點［1-2］。但光學激勵通常采取高能閃燈加熱，容易受表面反射的干擾；超聲激勵需要耦合劑，難以滿足快速、實時檢測的要求。

渦流熱成像與光學、超聲等激勵方式相比，具有加熱效率高、不受表面狀態影響等優點，引起了國內外學者的廣泛關注［3-6］。目前，國內對于該技術尚處于機理研究階段［7-8］。渦流脈沖相位熱成像檢測技術采用渦流加熱的激勵方式，與脈沖相位的分析方法相結合，具有廣闊的應用前景。奧地利學者Beate Oswald-Tranta研究了基于余弦變換計算試件表面相位時的激勵時間優化問題［9］，發現相位圖可以使感應加熱的鄰近效應和表面發射率不同引起的不均勻加熱得到有效的抑制［10］。英國紐卡斯爾大學田貴云研究團隊采用傅里葉變換計算下表面裂紋感應加熱后的相位圖，并提取特征量［11-12］。以上研究說明，相位信息可以實現感應加熱紅外圖像的優化和缺陷的定量檢測。但是感應加熱通常是局部非均勻加熱，并涉及渦流產生、渦流加熱、熱擴散3個物理過程，裂紋附近相位譜的分布規律以及溫度場對相位譜影響的關系尚未明確，需要進一步研究。……