超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹

秦雷; 刘俊岩; 龚金龙; 姜斌; 王扬

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超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹

秦雷, 刘俊岩, 龚金龙, 姜斌, 王扬

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秦雷, 刘俊岩, 龚金龙, 姜斌, 王扬. 超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1123-1130.

引用本文:

秦雷, 刘俊岩, 龚金龙, 姜斌, 王扬. 超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1123-1130.

Qin Lei, Liu Junyan, Gong Jinlong, Jiang Bin, Wang Yang. Testing surface crack defects of sheet metal with ultrasonic lock-in thermography[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5): 1123-1130.

Citation:

Qin Lei, Liu Junyan, Gong Jinlong, Jiang Bin, Wang Yang. Testing surface crack defects of sheet metal with ultrasonic lock-in thermography[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5): 1123-1130.

超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹

1.
哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨 150001

基金项目:

国家自然科学基金（51173034、51074208）

详细信息

作者简介:
秦雷（1984- ），男，博士生，主要从事红外热波无损检测与评价技术方面的研究。Email：qinleihit@163.com；王扬（1960-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事激光加工、红外检测、切削技术和纳米技术等方面的研究。Email：wyyh@hit.edu.cn

秦雷（1984- ），男，博士生，主要从事红外热波无损检测与评价技术方面的研究。Email：qinleihit@163.com；王扬（1960-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事激光加工、红外检测、切削技术和纳米技术等方面的研究。Email：wyyh@hit.edu.cn

中图分类号: TG115.28

Testing surface crack defects of sheet metal with ultrasonic lock-in thermography

1.
School of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China

摘要: 超声红外锁相热像检测法是超声波激励与红外锁相热像检测技术相结合的一种红外无损检测方法。采用超声红外锁相热像检测法实现对金属板材构件接触界面类缺陷的检测，分析超声波激励构件缺陷的选择性加热过程。通过有限元仿真模型对热流在金属板材内部的热传导过程进行研究并分析超声激励参数对检测结果的影响；利用所建立的超声红外锁相检测系统对预制金属板材构件接触界面类缺陷中的裂纹缺陷进行检测实验，验证有限元模型的有效性。研究结果表明，加载中心位置远离缺陷时，裂纹缺陷幅值降低，相位不变；超声激励振幅（即初始静压）增加，缺陷处的幅值升高，相位基本保持不变；超声调制频率增加，缺陷处幅值降低，相位升高。通过对比仿真结果与实验结果发现，所建立的仿真模型能够较好地预测检测过程中的热流传递，并且能够用于超声红外锁相热像技术检测金属板材接触界面类缺陷检测结果的预测，为超声红外锁相热像技术激励参数的选择提供了指导。
- 红外缺陷检测 /
- 超声锁相法 /
- 有限元分析 /
- 无损检测技术
Abstract: Ultrasonic lock-in thermography is a nondestructive testing method, which combines ultrasonic excitation and infrared lock-in thermography. The detection of contact interface defects of sheet metal was studied in this paper using ultrasonic lock-in thermography, and the selective heating advantage of the ultrasonic excitation was analyzed. The finite element simulation model of heat transfer in sheet metal was discussed, and the effect of ultrasonic excitation parameters on the detecting results was illustrated. Experiments were performed on prefabricated defects of sheet metal to validate the built simulation model. The result shows that amplitude decreases and phase is invariant when location of loading departs from crack, amplitude increases and phase is invariant when ultrasonic excitation amplitude increases, amplitude decreases and phase increases when modulated frequency increases. The built finite model accords with the experimental results. Ultrasonic lock-in thermography is fit for test surface defects of sheet metal, and provides guidance for ultrasonic lock-in thermography testing.
- infrared crack detection /
- ultrasonic lock-in thermography /
- finite element analysis /
- nondestructive test

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超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹

1. 哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨 150001

作者简介:
秦雷（1984- ），男，博士生，主要从事红外热波无损检测与评价技术方面的研究。Email：qinleihit@163.com；王扬（1960-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事激光加工、红外检测、切削技术和纳米技术等方面的研究。Email：wyyh@hit.edu.cn

秦雷（1984- ），男，博士生，主要从事红外热波无损检测与评价技术方面的研究。Email：qinleihit@163.com；王扬（1960-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事激光加工、红外检测、切削技术和纳米技术等方面的研究。Email：wyyh@hit.edu.cn

收稿日期: 2012-09-05
修回日期: 2012-10-03
刊出日期: 2013-05-25

基金项目:

国家自然科学基金（51173034、51074208）

中图分类号: TG115.28

关键词:

摘要: 超声红外锁相热像检测法是超声波激励与红外锁相热像检测技术相结合的一种红外无损检测方法。采用超声红外锁相热像检测法实现对金属板材构件接触界面类缺陷的检测，分析超声波激励构件缺陷的选择性加热过程。通过有限元仿真模型对热流在金属板材内部的热传导过程进行研究并分析超声激励参数对检测结果的影响；利用所建立的超声红外锁相检测系统对预制金属板材构件接触界面类缺陷中的裂纹缺陷进行检测实验，验证有限元模型的有效性。研究结果表明，加载中心位置远离缺陷时，裂纹缺陷幅值降低，相位不变；超声激励振幅（即初始静压）增加，缺陷处的幅值升高，相位基本保持不变；超声调制频率增加，缺陷处幅值降低，相位升高。通过对比仿真结果与实验结果发现，所建立的仿真模型能够较好地预测检测过程中的热流传递，并且能够用于超声红外锁相热像技术检测金属板材接触界面类缺陷检测结果的预测，为超声红外锁相热像技术激励参数的选择提供了指导。