红外热成像技术实用知识

    自然界一切温度高于绝对零度的物体都会向外界发出红外辐射，辐射大小主要与物体材料类型、物理与化学结构特征、波长和温度等因素有关。基于该原理，采用红外热像仪记录构件的红外热图，把人眼所无法观察到的表面热分布可视化，并以灰度差或伪彩色形式表现物体各点温度差，通过对温差的分析，即可识别出缺陷位置、大小等重要信息，这是红外热成像检测技术的基础。

    近年来，红外热成像检测技术受到国内外学者和工程技术人员的广泛关注，被逐渐应用于航空航天、电气、土木工程、医学等诸多领域。

    红外热成像检测技术分类

    根据引起温差的方式不同，红外热成像检测技术可划分为主动式和被动式。主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分为脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等，本文主要介绍以下3种常用的红外热成像检测技术。

    1、脉冲红外热成像检测技术

    脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，其工作原理（如下图）是以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有着明显不同。脉冲红外热成像检测方式虽简单实用，但也存在着一些缺点：对于复杂结构构件检测较困难；对热源均匀性要求非常高；检测构件厚度有限。

    2、锁相红外热成像检测技术

    锁相红外热成像检测技术的工作原理（如下图）是由函数发生器控制激励热源发出按照正弦规律变化的光源强度，光源的热辐射对被测构件进行加热，采用红外热像仪采集构件表面的温度信息。锁相红外热成像技术的优点是：无加热不均的影响；相位图与构件表面发射率无关；不会导致材料发生损伤等。此外，在热像仪精度确定的情况下，相位检测还能显著提高缺陷的探测能力和测量精度。当然，该技术也存在着一些不足，如需要较长检测时间，后续数据处理较困难，实验系统也相对较复杂。

    3、超声红外热成像检测技术

    超声红外热成像检测的原理（如下图）是利用低频超声脉冲波作用于构件表面，利用其特定振动激励源促使物体内部产生机械振动，使得缺陷部分因热弹和滞后效应导致声能在物体中衰减而转化成热能。通过观察红外热像仪所记录下来的温差，借助计算机对时序热图进行处理，即可实现构件内部缺陷的识别与判定。

    超声红外热成像技术的检测灵敏度更高，还可对物体更深的亚表面裂纹进行检测，以及对复合材料内部分层或脱粘进行检测。由于该技术实验系统比较复杂，操作时需谨慎，避免不必要的损伤和浪费。

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