一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置，该装置包括大功率闪光灯、红外成像仪、数据处理显示系统、触屏显示器、闪光灯控制单元、闪光灯电源。该装置结构设计紧凑、轻便，将红外热像仪、大功率闪光灯、电脑数据处理单元集成于一便携探测单元内，闪光灯控制单元与电源供给单元集成于电源管理系统单元内，使用中无需其他外部电源。操作人员可单手握持探测单元对被样件表面进行高能量脉冲热激励产生热波并检测。设备采用触摸屏操作控制，人机界面简便。
【专利说明】
一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于热波成像技术的无损检测装置，特别是采用闪光灯进行热激励的方式，可用于各种材料，包括金属、非金属及各类复合材料的结构及缺陷的检测，属红外无损检测技术领域。
【背景技术】
[0002]随着新材料、新能源、高速铁路、核工业及航空航天等工业的快速发展，对各种材料的无损检测的需求日益增加，尤其是在航空航天领域，复合材料在机身、机翼、火箭壳体已经得到广泛的应用，复合材料的运用已成为现代航空航天领域装备先进性的标志之一。复合材料结构通常采用多层纤维粘胶的方式或蜂窝夹层结构，具有高强度和重量轻的优点。由于在制造和使用的过程中经常会产生内部分层、脱粘、裂缝等缺陷，传统检测方法是采用超声检测技术，需要在被测材料表面加耦合剂才能检测，而且需要逐点扫描，费时费力。对于表面粗糙及内部结构疏松的材料，如蜂窝状板材的结构，超声技术就比较难以检测。
[0003]热波成像技术是近代发展起来的一项无损检测手段，其基本原理是采用热激励源对试件表面进行加热来产生热脉冲，该热脉冲向试件内部传播而形成热波，当热波在试件内部遇到缺陷或者热阻抗有变化的地方时，部分热能就会发生反射而回到试件的表面，使得试件表面的温度形成动态的分布。采用红外热像仪记录试件表面温度随时间变化的信息，再通过图像处理手段对热波信号进行校正、处理和分析，实现对材料内部缺陷的检测。相比传统的无损检测手段，热波成像技术具有独特的非接触、大面积快速成像等优势。
[0004]航空航天及工业设备在投入使用后，为安全无故障运行，需要定期对这些设备进行状态检测。为实现这种在役检测，一般需要体积小、重量轻、操作简便及有自备电源的便携式无损检测设备。传统的闪光灯激励红外检测设备体积大、重量重，分为三个部分。检测时操作人员需双手扶持闪光灯及成像单元对着试件表面，而电脑控制与采集部分通常为单独的一个单元，而独立的闪光灯电源部分也十分笨重，因此由单人操作使用极为不便。另夕卜，闪光灯电源中的电容器充电需使用外部交流电源供电，经常受到外场检测条件的限制而无法使用。因此对便携式闪光灯激励热波无损检测设备的便携性的改进是本发明的主要目标，要求达到重量轻便、结构紧凑、易于操作，能适应不同外场环境下的检测需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是针对目前便携式闪光灯热波无损检测设备的不足，提出一种特别适合外场使用的红外热波无损检测装置，将热激励、成像及计算机与显示控制系统集成于一个便于手持的便携单元，体积和重量稍大的电源系统集成于另一可移动单元，并内嵌可插拔的高能量锂电池，无需外接电源，做到真正意义上的便携。
[0006]本发明的便携式闪光灯激励热波无损检测装置主要包括:用于采集试件表面热波图像的红外热像仪，其检测波长范围通常在2-15微米之间；用于对试件表面激励高能量短脉冲热波闪光灯单元；用于存储高压高能量电荷以供激发闪光灯单元的闪光灯电源；用来控制闪光灯电源充放电，并对闪光灯的输出进行截尾的闪光控制模块;用于控制闪光、并对红外热像仪所采集的热波图像进行数据处理及分析的数据处理单元；用于操作系统软件，并显示处理前后图像的触屏显示器;为本装置提供不同需求电压的稳压电源。
[0007]在结构上，闪光灯单元、数据处理单元及触屏显示器集成一体，形成激励检测模组。闪光灯电源、稳压电源及所述闪光控制模块集成一体，形成电源控制模组。两个模组通过一根连接线缆相连接。
[0008]上述便携式闪光灯激励热波无损检测装置进一步包括可充电电池，连接在所述电源控制模组上，为系统提供电力，该电池可热插拔。通过闪光控制模块还可控制闪光灯单元的脉冲能量和脉冲宽度。
【附图说明】
[0009]图1为便携式闪光灯激励热波无损检测装置原理示意图；
[0010]图2为本发明的一种实施示例。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明的原理及特点得到更好的理解，以下将结合具体实施示例与附图做进一步的说明。
[0012]图1所示的是便携式闪光灯激励热波无损检测装置的示意图，该装置包括:
[0013]a.红外热像仪13，用于采集被测样品12的表面温度随时间变化的热波图像序列，并送到数据处理单元14进行处理分析，如果被测样品内部有缺陷时，缺陷处反射的热波信号将通过图像处理而清晰的呈现出来，红外热像仪13的检测波长范围通常在2-15微米之间；
[0014]b.闪光灯单元15，由大功率闪光灯管、反光罩和散热风扇等部件组成，用于在试件12表面激励高能量短脉冲热波；
[0015]c.闪光灯电源16，由高压充电电路和电容储能装置等组成，用于存储高压高能量电荷，以供激发闪光灯单元15;在其驱动下，大功率闪光灯管发出高强度短短脉冲闪光20投射到样品12的表面进行脉冲加热，产生热波向样品内部传播，当样品内部有缺陷或结构变化时，部分热波将会发生反射而回到样品12的表面，并被红外热像仪13所检测；
[0016]d.闪光控制模块11，用来控制闪光灯电源16的运行，并对闪光灯的输出进行截尾，这是因为闪光灯的脉冲有很长时间的低能量拖尾，这种低能量的输出会影响到热波图像的米集；
[0017]e.稳压电源17，为包括红外热像仪13、数据处理单元14及闪光控制模块11等在内的整个系统提供稳定的直流电源；
[0018]f.数据处理单元14，用于控制闪光控制模块11，并对红外热像仪13所采集的热波图像进行数据处理分析，并存储相关数据；
[0019]g.触屏显示器23，用于显示系统的界面和操作软件的运行，并显示处理前后的图像；
[0020]h.可充电电池19，通常为高能锂电池，用于同时为闪光灯电源16及稳压电源17提供电力，高效可充电电池19充满一次可满足数百次闪光的需求，并具有热插拔功能。
[0021]闪光灯单元15与红外热像仪13、闪光灯单元15、数据处理单元14及触屏显示器23等集成在同一个箱体内，构成激励检测模组10。而稳压电源17、可充电电池19、闪光灯电源16及闪光控制模块11等集成在另外一个箱体内，构成电源控制模组18。激励检测模组10和电源控制模组18之间由连接线缆25连接，传输着低压直流电源、高压闪光灯电源及各种控制信号。
[0022]图2所示的是一种便携式闪光灯激励热波无损检测设备的具体实施示例，系统主要由激励检测模组10和电源控制模组18所组成。激励检测模组10外部由壳体22与反射遮光罩21所组成，壳体22内置有数据处理单元14，用于处理和显示红外热像仪13采集的图像，并提供系统操作界面。壳体22的上部为触屏显示器23，用于显示图像及操作系统软件。壳体22的内部对称安置有两个独立的闪光灯单元15。这两个的大功率闪光灯通过连接线缆25分别与闪光灯电源16连接，闪光控制器11控制着闪光灯电源16实现闪光灯的充电、触发及截尾。固定于壳体22侧面的把手24具有采用人体工程学设计的外形，方便检测操作人员单手握持激励检测模组10，以便用另一只手通过触屏显示器23控制设备的各种操作。安装在壳体22底部的反射遮光罩21将闪光灯辐射的光线汇聚到样品表面，同时还将起到阻止高能量强光外泄，防止强光直接照射测试操作人员及周边人员眼睛的作用。反射遮光罩21的底部在测试时会接触样品表面，因此其底部边缘上安装有橡胶保护条以保护样品表面，同时在贴合样品表面时提供一定摩擦力，减低手持的力度。把手左侧的电源开关34可单独控制由稳压电源17提供给数据处理单元14的电源。
[0023]闪光灯的电源控制模组18的外部由电源箱外壳32和上面板30组成，电源箱外壳32内部安置有供闪光灯产生高能量瞬间放电的电容器组、可插拔的高能量锂电池单元27、闪光灯电源16及闪光控制模块11。电源控制模组18的上面板30上安置有供连接外部电池充电适配器的电池充电插座28，用于手动触发的带有LED指示灯的触发开关31，电源箱的电源开关33，用于显示电源充放电状态及电池电量的液晶屏26。把手29方便测试操作人员携带电源控制模组18到各种应用场合。
[0024]在实际使用中，操作人员单手持握热激励检测模组10，并使其紧贴在需测试的试件表面，由于反射遮光罩21底部的橡胶保护条的摩擦力，手的支撑力度得到很大的降低。另一只手可以通过触摸屏进行操作，控制整个装置各个部件的运行。设备运行时不需要外接电源，因此移动十分方便。也可以为电源控制模组18配备一个小双轮手拉车，进一步方便操作人员移动该设备。
[0025]本实施示例提供了一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置的结构布局的思路及方法，具体实现该技术的方案和途径有很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置，其特征在于所述装置包括: 红外热像仪(13)，所述红外热像仪(13)用于采集试件(12)表面的热波图像； 闪光灯单元(15)，所述闪光灯单元(15)用于在试件(12)表面激励高能量短脉冲热波； 闪光灯电源(16)，所述闪光灯电源(16)用于存储高压高能量电荷，以供激发闪光灯单元(15)； 闪光控制模块(11)，所述闪光控制模块(11)用于控制闪光灯电源(16)的运行； 数据处理单元(14)，所述数据处理单元(14)用于控制闪光控制模块(11)，并对所述红外热像仪(13)所采集的热波图像进行数据处理分析及存储； 触屏显示器(23)，所述触屏显示器(23)用于显示系统界面和操作软件运行，并显示处理前后的图像； 稳压电源(17)，所述稳压电源(17)用于为所述红外热像仪(13)、数据处理单元(14)及闪光控制模块(11)提供不同需求的电压。2.根据权利要求1所述的一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置，其结构特征为:所述红外热像仪(13)、闪光灯单元(15)、数据处理单元(14)及触屏显示器(23)集成一体，形成激励检测模组(10)。3.根据权利要求1所述的一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置，其结构特征为:所述闪光灯电源(16)、所述稳压电源(17)及所述闪光控制模块(11)集成一体，形成电源控制模组(18)。4.根据权利要求1所述的一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置，其特征为:所述电源控制模组(18)与所述激励检测模组(10)通过连接线缆(25)相连接。5.根据权利要求1所述的一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置，其特征为，所述便携式闪光灯激励热波无损检测装置进一步包括可充电电池(19)，所述可充电电池(19)连接在所述电源控制模组(18)上，为所述稳压电源(17)与所述闪光灯电源(16)提供电力。6.根据权利要求1所述的一种便携式闪光灯激励热波无损检测装置，其特征为:所述闪光控制模块(11)可以控制所述闪光灯单元(15)的脉冲截尾时间。
【文档编号】G01J5/00GK205537965SQ201521135194
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】宋扬民, 陈力
【申请人】南京诺威尔光电系统有限公司