[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

说明书

本发明提供了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，包括：步骤A，对待测样品的表面进行方波加热；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；步骤D，由降温数据序列得到缺陷对应的实验峰值特征时间Δtsubgt;p/subgt;；步骤E，获取峰值特征时间△t随L变化的线性模型：ln(L)＝a*ln(Δt)+b；步骤F，将△t＝Δtsubgt;p/subgt;带入到线性模型，得到Lsubgt;0/subgt;，其中Lsubgt;0/subgt;为缺陷深度或者样品厚度。本发明避免了参考区选择的问题，更可靠且易于自动化。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及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。

背景技术

红外热波无损检测技术以红外辐射及热传导理论为基础理论，通常是通过主动对被检测物体施加可控热激励、并采用红外热像仪连续观察和记录热激励前后物体表面的温场变化，通过计算机进行检测时序的控制、数据的采集、传输、存储、处理和分析，以实现对物体结构、性能参数或内部损伤的定性和定量诊断。其成像方法根据红外热像仪是否与激励系统在待测物的同侧，分为反射式和透射式红外热成像。红外热波无损检测技术作为一种无损检测手段，具有非接触、受曲率影响小、检测速度快、以图像形式展现结果、直观易读等特点。这对于具有复杂外形或结构，且不允许接触的检测具有非常大的优势。

目前的红外热波无损检测中，均是采用的大脉冲激励，但是，有些待测物不允许有如此大的瞬时热冲击，如文物等，以防对其表面带来不必要的损伤。但如果降低激励能量或者在检测较厚的材料时，加热量不足往往导致信噪比降低，检测能力下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了实现如上目的，本发明提供了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，该方法包括：

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tp，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带入到线性模型，得到L₀；

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

在本发明的一些实施例中，在待测样品的材料热扩散系数α已知的情况下，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：