[发明专利]用于通过热流热成像法检查样品的方法

说明书

本发明涉及用于通过热流热成像法(thermography)无损、非接触的、形成图像来检查样品的方法，其中，所述检查包括评价样品表面下的任何热流速度转变的存在和/或深度距离值，其中所述样品被至少一个激发源的热脉冲激发，并且源于那里的热流被至少一个红外传感器以图像序列捕获，并且其中，通过信号和图像处理来评价从所述图像序列获得的热图像，并且以时间和空间分辨率描述热流。

无损的非接触的测量层状材料的物理热特性可以例如借助于点状激光激发以及多个点状探测器进行(RU 2343465 C1)。其中，激光光束以及探测器将沿着待检测材料的表面移动，以确保表面覆盖测量。然而，这种方法也不适合与工业制造保持同步。

此外，已知的用于评价层状材料的层结构的无损方法例如利用超声、磁场和涡流的方法，当前的热流热成像法在最近几年中已经被建立，以用于成像测量方法。采用该方法执行的步骤基于评价传输通过待检材料的热作为透射或反射时的表面温度的函数。产生的热流被单能量脉冲或者周期性地重复的能量脉冲激发，并且随后通过红外传感器以图像序列捕获。从像素相关的转变的分析中提取特征值(例如通过傅立叶变换或者同步相关)，所述特征值描述了热波通过层系统的时间行为，并且与由其它损坏性的或接触的方法评价的层厚度值相关(Theory and Practice of Infrared 5 Technology for Non-destructive Testing，Xavier P.V.Maldague，John Wiles&Sons，Inc.，2001)。在这种方法中作为脉冲状激发，可以分别使用闪光(EP 1 203 224 B1)或者短时间应用加热或冷却气体(DE 10 2006 043 339 B4)。

在过去的几年中已经建立了热流热成像法，作为一种非接触的并且无损的检查方法。根据该方法，样品被至少一个源激发以产生热流。直接来自样品的热辐射被至少一个红外传感器以图像序列捕获，并且传递到计算单元。在计算单元中可以产生各种类型的最终图像，由此分别重新获得热图像或者幅度或相位图像(Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V.Maldague-John Wiley&Sons，Incl.，2001)。

在DE 10 2001 120 808.2中描述了用于通过热成像法检测接合点连接的方法，其中提供了成像的、时间和局部高分辨率，这在出自这种热薄层的接合点连接(例如阻抗焊点或者激光焊缝)的两种参数检查中是可量测的。从而，例如在阻抗焊点中待检的焊接镜头可以从其附近的环境(焊接粘合剂)中区分出来。在本文中，假设激发源的强度变化、材料表面的状态和特性以及材料的厚度不应该影响测量结果。因此，最终的图像将被使用，该图像不分别代表通过待检焊接的热流的绝对值或其速度，而是代表热流的相应的局部速度差。这种最终图像能够例如通过红外同步热成像法产生，其中产生了所谓的相位图像(Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V.Maldague，John Wiley&Sons，Inc.，2001)。这种相位图像显示出热波在材料组件中的传播时间(run time)。从而，待检的材料连接的不同图像点之间的热传导差异变为可见的。

其中，分别通过高分辨率相机和相应的物镜可以几乎任意地扩展测量系统的几何分辨率。然而，最大的时间分辨率被相机系统固定地定义。当利用所有当前可利用的解码器元件时(全图像模式)，由现代探测器矩阵可实现的图像重复速度处于每秒钟100-200幅图像的范围内。这对于解析较薄层或出自形成所谓的热薄层的热快材料的层的热应答信号是不够的。

当前，试图通过大大限制敏感探测器的表面(局部图像模式)例如16×16像素来实现，然而其结果是几何分辨率损失，并且尽管如此也不能确保足够的时间分辨率。现代层状材料几乎由这种所谓的热薄层组成。因此，以高的时间和局部分辨率检查层状材料的整个层结构是异常经济的，并且具有技术上的重要性。

从这开始，本发明的目的是提供一种用于通过热流热成像法无损的非接触的并且形成图像来检查样品的方法，其中所述检查由以高的时间和局部分辨率评价来自样品表面的任何热流速度转变的深度距离值构成，其中可以在工业条件下灵活地、快速地并且有力地重建/检查热材料参数。