[发明专利]方波红外热成像定量测量样品厚度或缺陷深度的方法

权利要求书

1.一种方波红外热成像定量测量样品厚度或缺陷深度的方法，其特征在于，包括：

步骤A，对待测样品的表面进行方波加热，τ为加热时间；

步骤B，按照预设采集频率记录降温阶段的待测样品表面热图，得到选定区域的像素点的随t变化的降温数据，t为自加热开始瞬间之后所经历的时间；

步骤C，由降温数据组成降温数据序列[T_sq(t)]；

步骤D，对于降温数据序列[T_sq(t)]中的每一个数据取对数，而后对取对数后的降温数据序列[lnT_sq(t)]进行曲线拟合，将曲线拟合得到的连续曲线lnT_sq(t)对ln(t-τ)求二次导数，由求二次导数得到的曲线的拐点得到峰值时间t_p，进而得到实验峰值特征时间Δt_p:Δt_p＝t_p-τ；

步骤E，获取峰值特征时间Δt随L变化的线性模型：ln(L)＝a*ln(Δt)+b，其中，a、b为已知系数，L为样品材料的热传导系数发生变化位置的深度；

步骤F，将Δt＝Δt_p带入到所述线性模型，得到L₀；

其中，当对缺陷深度进行测量时，所述步骤B中的选定区域为内部缺陷对应的表面区域，所述L₀为缺陷深度；或，当对样品厚度进行测量时，所述步骤B中的选定表面区域为内部无缺陷对应的表面区域，所述L₀为样品厚度；

在待测样品的材料热扩散系数α已知的情况下，所述步骤E包括：

子步骤E_1A，构建如下所示方波激励热成像中温度取对数后对ln(t-τ)的二阶导数：

其中：

其中，F为加热阶段施加在待测样品表面上的热流密度或热通量；k为待测样品材料的导热系数；

子步骤E_1B，预设深度L序列{L₁，…，L_m，…，L_M}，对于深度L序列中的每一个深度，计算时间t序列{t₁,…,t_s,…,t_S}中每一时间点对应的g(t,L)的值，得到令g(t,L)取最大值对应的峰值时间t_m，由其得到峰值特征时间：Δt_m＝t_m-τ；进而得到深度-峰值特征时间数据序列：{[L₁,Δt₁]，…，[L_m,Δt_m]，…，[L_M,Δt_M]}，其中，1≤m≤M，1≤s≤S，M≥5，S≥10；

子步骤E_1C，对深度-峰值特征时间数据序列中的深度和峰值特征时间分别取对数，得到对数数据序列，将对数数据序列进行线性拟合，得到线性模型：ln(L)＝a*ln(Δt)+b，中的系数a，b，获得完整的线性模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于；

所述子步骤E_1B中，M≥100，S≥1000；和/或

所述子步骤E_1C中，采用最小二乘法将对数数据序列进行线性拟合。