Способ теплового контроля Советский патент 1980 года по МПК G01J5/10 

1

Изобретение относится к регистрации тепловых полей, а более конкрет но к тепловьам методам контроля качества изделий путем регистрации 5 инфракрасного излучения.

Известны способы теплового контроля, включающие фокусирование инфракрасного излучения контролируемого. объекта на плоскость модулятора и ю чувствительную площадку приемника, модуляцию этого излучения, усиление, детектирование и регистрацию электрического сигнала, полученного на выходе приемника, пропорционального интенсивности инфракрасного излучения, зависящего от внутренней структуры контролируемого материала ij .

Недостатком этого способа является неравномерность прерывания по- 20 тока излучения, обусловленная неточностью изготовления и монтажа модулятора, приводящая к искажению формы электрического сигнала, что снижает чувствительность контроля.25

Наиболее близким к предлагаемому является способ теплового контроля, включающий фокусировку с помощью входных объективов изображения контролируемого объекта и источника JQ

сравнения на плоскость модулятора потоков излучения, их преобразование, усиление, вычитание усиленных электрических сигналов и регистрацию разностного сигнала 2 .

Дедостатком данного способа является дополнительная модуляция сигналов основного и опорного каналов, приводящая к появлению напряжения помехи, которое накладывается ла напряжение полезного сигнала. При вычитаний указанных напряжений не удается уменьшить напряжение помехи, так как, во-первых, напряжения помехи основного и опорного сигналов не совпадают по форме и по фазе (сечения потоков основного и опорного каналов в плоскости модулятора не совмещены и не равны один другому), а во-вторых, форма напряжения опорного сигнала значительно изменяется после усиления и ограничения.

Цель изобретения - повышение чувствительности теплового контроля за счет подавления помехи, возникающей вследствие некачественного изготовления и монтажа модулятора.

Это достигается тем, что входными объективами формируют совмещенHue и равные изображения объекта и источника сравнения в плоскости модулятора, обеспечивая синфазность промодулированных потоков излучения от контролируемого объекта и.источника сравнения, и выходными объективами проецируют совмещенные изображения на соответствующие приемники.

На чертеже дана схема теплового контроля предложенного способа. На ней представлена оптическая головка 1, состоящая из сканирующего плоского с отверстием в центре зеркала 2,. входного объектива 3 в виде сферического зеркала с отверстием в центре, модулятора (диска с прорезями) .4, наклонного плоского с отверстием в центре зеркала 5, выходного объектива б, приемника инфракрасного излучения 7, источника опорного канала 8, первичного объектива опорного канала 9, предназначенного для фокусирования излучения от источника опорного канала на плоскость модуляции, вторичного объектива опорного канала 10, предназначенного для фокусировки расходящегося промодулированного потока от источника опорного канала на приемник опорного канала (фотодиод) 11, усилитель основного сигнала 12, детектор основного сигнала 13, усилитель опорного сигнала 14 детектор опорного сигнала 15, вычитающий блок 16 и регистратор дефектов 17.

Поток инфракрасного излучения от контролируемого объекта 18, отражаясь от сканирующего зеркала 2, попадает на входной объектив 3. Входной объектив 3 фокусирует поток инфракрасного излучения на плоскость модуляции, где происходит его прерывание с помощью модулятора 4. Расходящийся промодулированный поток, отразившись от зеркала 5, фокусируется далее с помощью выходного объектива 6 на чувствительный элемент приемника инфракрасного излучения 7, включенного во входную цепь усилителя основного канала 12, в результате чего во входной цепи усилителя основного канала 12 появляется переменный электрический сигнал, пропорциональный интенсивности паданицего потока. Усиленный и продетектированный детектором основного канала 13 сигнал подается на один их входов вв читающего устройства 16. В результате неравномерности модуляции потока излучения, обусловленной неточностью изготовления и монтажа модулятора 4, на выходе приемника 7 кроме основного полезного сигнала возникает дополнительныйпериодический сигнал помехи,зависящий от нерав нбмерности прерывания инфракрасного потока. Этот сигнал также усиливается, детектируется и вместе с

(ОСНОВНЫМ полезным сигналом попадает на тот же вход вычитающего устройства 16, что и основной сигнал. Сигнал помехи, соизмеримый с основным полезным сигналом, а в ряде случаев превышающий основной сигнал, снижает чувствительность теплового контроля. Подавление сигнала помехи осуществляется в предлагаемом способе следующим образом.

Поток от источника опорного канала 8 с помощью первичного объектива опорного канала 9 фокусируется на плоскость модуляции, при этом в плоскости модуляции сечения основного и опорного потоков должны быть равны и совмещены, что обеспечивается выбором расстояния от первичного объектива опорного канала 9 до плоскости модуляции. Далее промодулированны расходящийся поток с помощью вторичного объектива 10 фокусируется на приемник опорного канала 11, включенный во входную цепь усилителя опорного канала 14. Во входной цепи усилителя опорного канала 14 возникает переменный электрический сигнал, амплитуда которого зависит от интенсивности потока источника опорного канала 8. Неточность изготовления и монтажа модулятора 4 приводит к дополнительной модуляции этого сигнала. Далее этот сигнал усиливается усилителем опорного канала 14, детектируется детектором опорного канала 15 и подается на второй вход вычитающего устройства 16. Так как в плоскости модуляции сечения основного и опорного потоков совмещены и равны друг другу, а интенсивность потока источника опорного канала 8 постоянна во времени, то форма опорного сигнала на выходе . детектора опорного канала 15 повторяет форму Сигнала помехи. Амплитуда сигнала на выходе детектора опорного канала 15 устанавливается равной амплитуде сигнала помехи за счет регулировки коэффициента усиления усилителя опорного канала 14. В вычитающем устройстве 16 происходит вычитание напряжений сигналов, подаваемых на оба входа, т.е. из напряжения первого входа, содержащего напряжение сигнала основного канала и напряжение сигнала помехи, вычитается напряжение второго входа, содержащего напряжение сигнала помехи, в результате чего на выходе вычитающего устройства 16 получаем только одно напряжение основного полезного сигнала, которое подается на регистратор 17.

Использование предлагаемого способа контроля позволяет подавить помеху, возникающую в результате неравномерности модуляции потока инфракрасного излучения и, таким

образом, увеличить чувствительность контроля в шесть раз.

Формула изобретения

Способ теплового контроля, включающий фокусировку с помсмцью входных объективов изображения контролируемого объекта и источника сравнения на плоскость модулятора потоко излучения, их преобразование, усиление, вычитание усиленных сигналов и регистрацию разностного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, входными объективами форми руют совмещенные и равные изображения объекта и источника сравнения в плоскости модулятора, обеспечивая синфазность промодулированных потоков излучения от контролируемого объекта и источника сравнения, и выходными объективами проецируют совмещенные изображения на соответствующие приемники.

Источники информации. Принятые во внимание при экспертизе

1.Козелкин В.В. и Усольцев И.Ф, Основы инфракрасной техники. - М.: Машиностроение, 1974, с,216-217.

2.Тепловизор Рубин МТ. Техническое описание АЯ2-009-001 ..ТО. Азовский оптико-механический завод (прототип).