Тепловизионный дефектоскоп Советский патент 1986 года по МПК H04N5/33 

1

Изобретение относится к активному тепловому контролю, в частности, многослойных клеенных и паяных изделий.

Цель изобретения - повьшение достоверности контроля в реальном масштабе времени.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема.тепловизион- ного дефектоскопа; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Тепловизионный дефектоскоп (фиг. 1)содержит источник 1 нагрева объекта, объект 2контрс пя с дефектом и зоной 4 локального изменения излу чательной способности, тепловизор 5 регулируемьй усилитель 6, датчик 7 температуры окружающей среды, блок 8 управления, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, блок Ю опера тивной памяти, дополнительный блок 11 оперативной памяти, блок 12 вычитания, блок 13 вьшода, видеоконтрольный блок 14 и контроллер 15.

Тепловизионный дефектоскоп работает следующим образом.

Профиль интенсивности теплового излучения объекта 2 контроля зависит от времени нагрева и времени регистрации температуры. При нагреве объекта 2 контроля постоянным тепловьм потоком температура, нагреваемой поверхности (и интенсивность собственного теплового излучения) в общем случае изменяется по достаточно сложному закону. Однако для большого класса изделий на .значительных отрезках времени зависимост температуры от времени можно считать линейной. Известно, что темпе- ратурньм перепад от внутренних дефектов 3 в нагрева близок к нулю (момент времени с на фиг.2, а,б), затем в некоторый момент времени Lг достигает максимума, после чего спадает. В то же время локальное изменение излучательной способности, характеризующееся контрастом коэффициентов излучения, всегда присутствует в собственном тепловом излучении объекта 2 контроля независимо от момента времени. Таким образом, при нагреве объекта 2 контроля в процедурах активного теплового контроля можно выбрать два момента контроля так, что в момент времени 1 в профиле интенсивности теплового излучения объекта 2 конт218499 .2

роля (и, соответственно, профиле электрического сигнала на выходе теплоизолятора) присутствует сигнал обусловленньй зоной 4 локального из5 менения излучательной способности, а сигнал от внутреннего дефекта 3 отсутствует (фиг.2, а). В момент времени -ч в профиле интенсивности теплового излучения объекта 2

10 контроля присутствуют сигналы, обусловленные как локальным изменением излучательной способности (зона 4), так и внутренним дефектом (зона 3). При этом в моменты времени t-, и L

15 средняя амплитуда интенсивности теплового излучения объекта 2 контроля различна, поскольку происходит его на- ,грев.

I

0

0

Объ.ект 2 контроля нагревается

источником 1 нагрева. Время нагрева задается блоком 8 управления.

Дефект 3, имеющийся в объекте 2 контроля, вызывает изменение темпе, ратурного поля на его поверхности |и -изменение потока теплового излу- 1чения, регистрируемого теплопиз ором 5, Локальное изменение излучательной способности зоны 4 также вызывает . изменение потока теплового излучения, регистрируемого тепловизором 5 (фиг.2, а). Текущий выходной сигнал тепловизора 5 поступает на первый вход регулируемого усилителя ,6 с.управляемым коэффициентом уси5 ления. Датчик 7 температуры окружающей среды генерирует опорный сигнал (фиг. 2,6), поступающий на второй вход регулиру емого усилителя 6, который вырабатывает сигнал, пропор0 циональный разности температур объекта и окружающей среды, т.е. сигнал, пропорциональньй избыточной температуре объекта 2 контроля,йызван- ной его нагревом от источника 1 нагре5 ва.На третий вход регулируемого усилителя 6 с блока 8- управления поступает цифровой код, пропорциональный времени, прошедшему с момента включения источника 1 нагрева. Выходной

сигнал регулируемого усилителя 6

(фиг.2, в) поступает через АЦП 9 на блок 10 оперативной памяти, в котором хранится контрольная термограмма объекта 2 контроля, полученная 5 в начальн ый момент времени, задава- емьй контроллером 15 и блоком 8 управления. Текущий электрический сигнал с выхода АЦП 9 одновременно

3

поступает в блок 12 вычитания, который вьтолняет функцию вычитания дву термограмм, одна из которых хранится в блоке Ю и является контрольной, а вторая является текущей тер- мограммой объекта контроля в процессе его нагрева. Разностный сигнал контрольной и текущей термограм с выхода блока 12 поступает в дополнительный- блок 11 оперативной памяти (фиг.2, г), откуда может, передаваться через блок 13 вывода на видеоконтрольный блок 14. Анало гич- ным образом термограмма, хранящаяся в блоке 10 может передаваться через блок вывода 13 на видеоконтрольный блок 14. Управление работой обоих блоков 10 и 11 памяти, блока 13 вывода и видеоконтрольного блока 14 осуществляет оператор с помощью контроллера 15. .

Таким образом, устройство позволяет вычитать термограммы изделия, соответствующие двум различным моментам нагрева, причем в одной термограмме присутствует как сигнал от внутреннего дефекта, так и сигнал от помехи, обусловленной локальным изменением излучательной способност а во второй термограмме - только сигнал от помехи. Термограммы объекта 2 контроля, полученные в различные моменты времени, когда средние температуры объекта различны, выравнены по амплитуде (профиль на

фиг.2, в). Функция выравнивания термограмм выполняется регулируемым усилителем 6, управление коэффициентом усиления которого осуществляется блоком 8 управления, выходной сигнал которого функционально связан с временем, прошедшим с момета начала нагрева. Наиболее простая зависимость время - код имеет линейный характер, если температура объекта растет по линейному закону. Изменяя конкретную реализацию блока 8 управления, можно получить любой вид зависимости выходного напряжени Ьт времени, прошедшего с момента на/|чала нагрева, .например экспоненци- ильную. Таким образом, работа устройства состоит в вычитании двух выравненных термограмм объекта 2 .контроля, полученных в различные моменты времени, причем выравнива18499 .4

ние термограмм связано с характером изменения температуры (и излучения) объекта 2 контроля во времени; Тогда разностная термограмма (профиль 5 на фиг.2, б) свободна от помехи, обусловленной локальным изменением излучательной способности. В результате достоверность контроля в реальном масштабе времени повышается.

/

t

Формула изобретения

Тепловизионный дефектоскоп, содержащий источник нагрева объекта, i тепловизор, аналого-цифровой преобразователь, соединенный с первым входом блока оперативной памяти, выход которого через блок вывода подключен к видеоконтрольному блоку, второй и третий выходы тепловизора соединены соответственно с перв.ым и вторым входами контроллера, выход которого шинами адреса и управления соединен с вторыми входами аналого- цифрового преобразователя, блока оперативной памяти и блока вывода, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения достоверности контроля в реальном масштабе времени, введены регулируемый усилитель, i блок управления, датчик температуры окружающей среды, дополнительный блок оперативной памяти и блок вычитания, причем первый вход регулируемого усилителя соединен с первым выходом тепловизора, второй выход тепловизора соединен с входом блока управления, первый выход которого подключен к входу источника нагрева объекта, а второй выход - к второму входу регулируемого усилителя, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры окружающей среды, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через последовательно соединен- ,ные блок вычитания и дополнительный блок оперативной памяти подключен f. третьему входу блока вьгоода, дри этом выход блока оперативной памяти подключен к второму входу блока вычитания, причем контроллер шиной адреса и управления соединен с вторым входом дополнительного блока оперативной памяти и третьим входом блока вычитания.

т, и л

а

fJe 6

Не

Составитель Г.Росат кевич Редактор Л.Веселовская Техред Ж.Кастелевич Корректор О.Луговая

Заказ 1140/62Тираж 624

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.г

Подписное

Изобретение может использоваться для теплового контроля многослойных клеенных и паяных изделий. Объект 2 контроля с дефектом 3 нагревается источником 1 нагрева. Время, нагрева задается блоком 8 управления. Поток теплового излучений регистрируется тепловизором 5. Сигнал с тепловизора 5 поступает на регулируемый усилитель Ь, куда с датчика 7 температуры окружающей среды подается соответствующая величина, а с блока 8 управления подается код, пропорциональный времени нагрева. Сигнал, пропорциональный разности температур объекта и окружающей среды, с регулируемого усилителя 6 через аналого-цифровой преобразователь 9 поступает на блок 12 вычитания (БВ) и на блок 10 оперативной памяти для хранения контрольной термограммы. С этого блока значение контрольной термо- граммы поступает на БВ 12. Разностный сигнал контрольной и текущей термограмм с БВ 12 поступает в дополнительный блок 11 оперативной памяти. Через блок 13 вывода термограммы с блоков .10 и 11 оперативной памяти передаются на видеоконтрольный блок 14. Контроллер 15 управляет работой блоков теплови- .зионного дефектоскопа. 2 ил. (Л § ts9 00 4 О СО Фиг.1