紅外熱成像檢測技術的應用和展望摘要：無損檢測，是指在不會對材料或元件的有效性或可靠性造成損害的前提下，對其內部的異性結構(缺陷或損傷)進行探測、定位、識別及測量的一種實用性技術。紅外熱成像技術是在紅外探測器、微電子和計算機技術的基礎上發展起來的，屬于綜合性高新技術，該技術正朝著快速掃描、非致冷、焦平面陣列式接收、計算機圖像處理的方向發展，利用便攜式筆記本電腦控制的系統正日趨完善。關鍵詞：無損檢測；熱成像技術；應用；發展趨勢紅外熱成像無損檢測技術(又稱紅外熱波無損檢測技術)，是一門跨學科的技術，它的研究和應用，對提高航空航天器，多種軍、民用工業設備的安全可靠性具有重要意義。1.紅外熱成像檢測技術的原理紅外熱成像無損檢測技術的基本原理是利用被檢物的不連續性缺陷對熱傳導性能的影響，使得物體表面溫度不一致，即物體表面的局部區域產生溫度梯度，導致物體表面紅外輻射能力發生差異。借助紅外熱像儀探測被檢物的輻射分布，通過形成的熱像圖序列就可推斷出內部缺陷情況。從理論上分析可知，材料或構件因內部缺陷將導致局部力學性能的強度改變，由于材料內部結構的不連續性，這種缺陷將引起材料或構件的熱傳導不連續，致使材料或構件的溫度梯度不同，因而顯現出的紅外熱圖像也有所不同。通過研究被檢測材料的內部缺陷及結構力學性能，找出其熱傳導特性與紅外熱圖像之間的關系和機理，根據顯示圖像的溫度梯度就可以確定缺陷的位置和范圍，由溫度梯度隨時間變化的速率可以確定缺陷的深度。采用紅外熱成像技術進行檢測的特點是不受材料的幾何結構及材質的限制，可以實現非接觸、大面積的檢測。2.紅外熱成像檢測技術的分類根據探測方式不同，紅外熱成像檢測技術可劃分為透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根據引起溫差的方式不同，可劃分為主動式和被動式。主動式紅外熱成像檢測技術可以對物體表面進行快速、準確的檢測，并具有直觀、非接觸、單次檢測面積大等特點。根據主動式激勵源不同，主要劃分脈沖紅外熱成像檢測技術、鎖相紅外熱成像檢測技術和超聲紅外熱成像檢測技術等。2.1脈沖紅外熱成像檢測技術脈沖紅外熱成像技術是一種集光、機、電為一體的非接觸式無損檢測方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如圖1所示:以高能脈沖閃光燈作為激勵熱源，熱流在被測構件內部傳導過程中，若構件內部存在缺陷或損傷，則使得物體內部熱分布將存在不連續性結構，從而導致其缺陷或損傷處的表面溫度與無缺陷或損傷處有明顯不同。圖1沖紅外熱成像檢測技術的工作原理脈沖紅外熱成像檢測方式雖然簡單實用，但是也存在著一些缺點：適于檢測平板類構件，對于復雜結構構件檢測存在困難；對熱源的均勻性要求非常高；檢測構件厚度有限，為判斷飾面工程質量提供一種途徑。3.3在航天航空領域中的應用發動機渦輪葉片是飛機中能量轉換的關鍵部件，在燃氣沖擊下高速旋轉，不但承受變化巨大的各種應力，還受到高溫氧化等作用，所以準確高效的檢測渦輪葉片的缺陷，對于預防危害性故障，提高飛機運行安全有著重要意義問。文獻川以熱風作為激勵源，對正常和故障葉片分別進行相同的持續激勵，然后用紅外熱像儀記錄葉片表面的溫度變化情況。4.紅外熱成像檢測技術的展望紅外熱成像技術的發展以紅外探測器的發展為標志，可以從紅外探測器的發展來推斷其發展趨勢：以“二代”焦平面陣列的實用化，批量生產，大量裝備為重點，解決各種不同功能要求的圖像處理和智能化、自動化問題，提高非制冷焦平面陣列規模和水平，與應用密切配合，解決應用中出現的問題；發展應圍繞“第三代”焦平面陣列，著重基本技術問題的研究解決，包括外延材料生長大規模高密度器件工藝、非均勻性校正、可低溫工作的信號處理電路、互聯耦合技術、測試評價技術、圖像處理和智能化等技術關鍵問題，以縮小整機體積，并增強功能；進一步應探索新型材料器件的研究開發，從能帶工程出發，設計研究新型焦平面陣列材料和器件；竭力提高成品率，降低價格，擴展紅外熱成像技術的應用領域及應用價值?？v觀現代各種無損檢測技術，均要求對零件的損傷進行快速、準確的檢測與評估，因此，紅外熱成像技術未來也要朝著快速、準確的方向發展，其具體發展方向有以下幾點：（1）從定性到定量的轉變；(2)采取多樣化的激勵方式，實現更加快速、準確的檢測；（3）嘗試各種先進的信息處理方式，得到更加精確的零件損傷信息；（4）為適應現場檢測的要求，向便攜式方向發展。5．總結紅外熱成像技術歷經多年的發展，已從當初的機械掃描機構發展到了今天的全固體、小型化、全電子、自掃描凝視攝像，紅外熱成像技術正走向輝煌，同時，我們應清醒的認識到，紅外熱成像技術，已經走上了一條充滿挑戰的發展道路，要想發展，必須解決許多問題，以提高靈敏度，增加識別距離，降低成本。參考文獻[1]戴景民,汪子君.紅外熱成像無損檢測技術及其應用[J].自動化技術與應用,2007,26(1)：2．[1]戴景民,汪子君．紅外熱成像無損檢測技術及其應用[J].自動化技術與應用,2007,26(1)：2．[3]蔣玉龍.激光鎖相紅外無損檢測技術研究及系統研制[D]．北京：首都師范大學，2010．[4]馮輔周,張超省,江鵬程.超聲紅外熱像技術中缺陷的自動識別[J].激光與紅外，2012，42(10):1149—1153．[5]劉新業,常大定,歐陽倫多.紅外熱成像在電氣設備維護中的應用[J].紅外與激光工程,2002,31(3):220-224．[6]楊繼俊.紅外探測器發展述評[J].激光與紅外,2006,36(12):1098-1102.[7]呂宇強.熱紅外探測器的最新進展[J].壓電與聲光,2006,28(4):407-410.[8]繆鵬程,洪毅,張仲寧,等.紅外熱像儀在超聲紅外熱像技術中的應用[J].激光與紅外2003,33(2),132.[9]吳斌，鄧菲，何存富．超聲導波無損檢測中的信號處理研究進展[J].北京工業大學學