Method Article

توطين العيوب تحت السطح عن طريق التدفئة المنظمة باستخدام الليزر الحرارية الحرارية المتوقعة

DOI:

10.3791/55733

May 15th, 2017

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتهدف هذه الطريقة إلى تحديد العيوب العمودية تحت السطحية. هنا، ونحن زوجين ليزر مع المغير الضوء المكاني وتحريك مدخلات الفيديو لتسخين سطح العينة حتما مع اثنين من خطوط على مراحل مضادة على مراحل في حين الحصول على الصور الحرارية حلها للغاية. ويتم استرجاع موضع الخلل من تقييم الحد الأدنى لتداخل الموجة الحرارية.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم استخدام طريقة عرض لتحديد العيوب تحت السطحية موجهة عموديا على السطح. ولتحقيق ذلك، نقوم بإنشاء حقول موجات حرارية تتدخل بشكل مدمر تتخللها العيب. ويقاس هذا التأثير ويستخدم لتحديد موقع العيب. نحن تشكيل حقول الموجة تدميرا مدمرة باستخدام جهاز عرض معدل. يتم استبدال محرك الضوء الأصلي من جهاز العرض مع ليزر الصمام الثنائي ديود عالية الطاقة. يتم تشكيل شعاعها ومحاذاة إلى المغير الضوء المكاني للجهاز والأمثل للحصول على الإنتاجية البصرية الأمثل والإسقاط متجانس من خلال توصيف أول الشخصية شعاع، وثانيا، وتصحيحه ميكانيكيا وعدديا. يتم تعيين كاميرا الأشعة تحت الحمراء عالية الأداء (إر) وفقا لحالة هندسية ضيقة (بما في ذلك التصحيحات من تشوهات الصورة الهندسية) ومتطلبات الكشف عن التذبذبات درجة الحرارة الضعيفة على سطح العينة. الحصول على البيانات لا يمكن أن يؤديها مرة واحدة في المزامنةيتم إنشاء الاستقطاب بين مصادر حقل الموجة الحرارية الفردية، ومرحلة المسح الضوئي، وكاميرا الأشعة تحت الحمراء باستخدام إعداد تجريبي مخصص يحتاج إلى ضبطه للمواد المحددة التي يجري التحقيق فيها. خلال مرحلة ما بعد المعالجة، يتم استخراج المعلومات ذات الصلة عن وجود خلل تحت سطح العينة. يتم استرجاعها من الجزء المتأرجح من الإشعاع الحراري المكتسب القادم من ما يسمى خط استنفاد سطح العينة. ويستنتج الموقع الدقيق للخلل من تحليل الشكل المكاني والزماني لهذه التذبذبات في خطوة نهائية. الطريقة خالية من الإشارة وحساسة جدا للتغيرات داخل مجال الموجة الحرارية. حتى الآن، وقد تم اختبار هذه الطريقة مع عينات من الصلب ولكن ينطبق على مواد مختلفة أيضا، لا سيما المواد الحساسة للحرارة.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم استخدام طريقة الحرارة الحرارية الضوئية المتوقعة (لبت) لتحديد العيوب تحت السطحية التي تكون جزءا لا يتجزأ من حجم عينة الاختبار والموجهة في الغالب عمودي على سطحه.

وتستخدم الطريقة التداخل المدمر لحقلين من الموجات الحرارية المضادة للمراحل على نفس الاستطالة والتردد كما هو مبين في الشكل 1 ب . في المواد الخالية من عيب الخواص، والموجات الحرارية تحييد مدمرة ( أي صفر درجة الحرارة التذبذب) على مستوى التماثل من خلال تراكب متماسكة. وفي حالة وجود مادة ذات عيب تحت السطح، تستفيد الطريقة من تفاعل المكونات الجانبية ( أي داخل الطائرة) بين تد....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: الحذر: يرجى الانتباه إلى سلامة الليزر لأن الإعداد يستخدم فئة 4 الليزر. يرجى ارتداء النظارات الواقية الصحيحة والملابس. أيضا، التعامل مع الليزر الطيار مع الرعاية.

1. زوجين ليزر ديود إلى مجموعة تطوير العارض (بك)

  1. إعداد اللوح.
    1. قم بتجميع جميع األجهزة على اللوح مسبقا كما هو مبين في الشكل 3 . وضع اللوح مع جميع الأجهزة التي تم تجميعها مسبقا في مختبر ليزر.
  2. <....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بعد البروتوكول، تم اختيار الجانب 1 من عينة الصلب مع عيب تحت السطح على عمق 0.25 ملم لتوليد نتائج تمثيلية. تم وضع العيب في البداية تقريبا في وسط المنطقة المضيئة. ثم تم نقل العينة من -5 ملم إلى 5 ملم عبر المرحلة الخطية بسرعة 0.05 مم / ثانية. باستخدام هذه المعلمات، ويبين الشكل 11A بيانات المسح بعد استخراجها من خط استنزاف. في هذه المرحلة، يمكن تقدير نجاح التجربة، حيث تتوفر البيانات الأولية من برنامج التحكم في كاميرا الأشعة تحت الحمراء ك.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف بروتوكول المقدمة كيفية تحديد العيوب تحت السطح الاصطناعي الموجهة عمودي على السطح. والفكرة الرئيسية من هذه الطريقة هي خلق حقول الموجة الحرارية المتداخلة التي تتفاعل مع عيب تحت السطح. أهم الخطوات هي (1) الجمع بين حركة تحرير السودان مع ليزر الصمام الثنائي من أجل إنشاء اثنين من أنماط الإضاءة عالية الطاقة بالتناوب على سطح العينة. يتم تحويل هذه الأنماط فوتوثرمالي إلى حقول الموجة الحرارية متماسكة، (إي) للسماح لهم تتدخل بشكل مدمر بينما تتفاعل مع عيب تحت السطح، و (3) لتحديد هذه العيوب م.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نود أن نشكر تارنا ستوديموند وهاجن ويندلر لالتقاط صور من الإعداد التجريبي وكذلك إعدادها لنشر الرقم. وعلاوة على ذلك، نود أن نشكر آن هيلدبراندت لإعداد العينة و سريدهار أونكريشناكوروب، ألكسندر باتيغ وفليكس فريتسش من أجل القراءة.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
نظام ليزر 500 واط ، 940 نانومترليزرلاينLDM 500 - 20ليزر تجريبي فئة 2 @ 650   ؛ نانومتر ، ليزر الصمام الثنائي هو نظام ليزر من الفئة 4 - > مختبر خاص مطلوب
صندوق التحكم بالليزرصندوقالتحكم بالليزر Laserline LDMأضف إلى نظام الليزر ، يستخدم للتبديل إلكترونيا ، عتبة الليزر ، المصراع ، الليزر على 0 فولت. 5 فولت TTL
صندوق التحكم الماسحالضوئي Laserlineأضف إلى نظام الليزر ، ويستخدم لضبط طاقة الإخراج البصري عبر الإشارة التناظرية من 0   ؛ V.. 10 فولت
ألياف الليزر جبل 2 "، f = 80 ممLaserlineأضف إلى نظام الليزر
جهاز مسح البيانات متعدد الوظائف (DAQ) + BNC TerminalNational InstrumentsNI-USB 6251يتم استخدام بطاقة DAQ لتشغيل كاميرا الأشعة تحت الحمراء ،   ، DLP Light Commander 5500 ، التحكم في الليزر والصمام الثنائي PDA 36A
القياسي - PC   ؛جهاز التحكم - بطاقة رسومات لشاشتين ، على الأقل 4 × USB ،
كابيل
HDMIقياسي كابل
Micro USB إلى USBكابل قياسي
LabVIEW 2013 SP1 نظام تطويرالوطنيةبيئة تطوير للتحكم في الجهاز
LPPT برنامج التحكمBAMجزء من حزمة برامج LPPT بواسطة LabVIEW 2013 SP1
LPPT intensity   برنامجBAMجزء من حزمة برامج LPPT بواسطة LabVIEW 2013 SP1
LPPT برنامج التحكم بالليزرBAMجزء من حزمة برامج LPPT بواسطة LabVIEW 2013 SP1
Matlab 2016bMathWorksالمعالجة اللاحقة لبيانات القياس
برنامج المعالجة اللاحقة LPPTBAMالمعالجة اللاحقة لبيانات القياس
في الكاميرا بالأشعة تحتبواسطة موزع الكاميرا
التحكم في الكاميرا بالأشعة تحتInfraTecIrbis 3 Professional
InfraTec SDKInfraTecمكتبة الارتباط الديناميكي كواجهة بين تنسيق الحصول على البيانات الأصلي ل Infratec و Matlab
كاميرا الأشعة تحت الحمراءInfraTecImage IR 8300640 x 512 ، كاشف InSb المبرد ، الطول الموجي 2 & nbsp ؛ & ميكرو ؛ م. 5.7 ومايكرو. م ، الضوضاء = 20   ؛ ملحقات mK + (كابل LAN ، كابل إدخال / إخراج رقمي ، حلقة فضائية ، مصدر طاقة ، علبة)
حامل كاميراManfrotto161MK2B
حامل كاميراManfrotto405
(PDK) لتقنية معالجة الضوء الرقمي (DLP) (DLP Light Commander 5500) LogicPDDLP-LC-DLP5500-10RDLP5500 جهاز Micromirror الرقمي من Texas Instruments متضمنة ، يجب تفكيك المحرك الخفيف والعلبة برنامج
التحكم PDKLogic PDالمتضمن عند تسليمه ، برنامج التحكم DLP Light Commander
منصة ميكانيكية ل PDKBAMذاتية الصنع (140 × 230 × 420) مم 3< / sup>
وحدة التحكم في عداد الطاقةواجهة OphirVegaUSB
رأس عداد الطاقة 30 واط  أوفير30 (150) A-LP1-18رأس عداد الطاقة لتحديد نقل نظام جهاز العرض
عداد الطاقة 500 واطأوفيرFL500Aعداد الطاقة للإشراف على العملية
وحدة التحكم في الحركةنيوبورتESP301مع
مرحلة ترجمةUSB نيوبورتM-ILS200CCمتصل بالثنائي الضوئي ESP301
مع مكبر للصوتThorlabsالمساعد الشخصي الرقمي 36A-EC1 "حامل
مرشح عاكس ND1ThorlabsND10Aليتم تركيبه على المساعد الشخصي الرقمي 36A
الثقب 1 "ThorlabsP1000Sليتم تركيبه على اللوح الجانبي الشخصي الرقمي 36A
البصري الألومنيوم  ThorlabsMB60120 / M(1,200 مم × 900 مم) قاعدة
عدسة بلانو محدبة f = 200 ممThorlabsLA1979-Bمطلية بالأشعة تحت الحمراء ، عدسة التلسكوب
الأولى Plano Convex Lens f = 75 ممThorlabsLA1145-Bمطلي بالأشعة تحت الحمراء ، عدسة التلسكوب الثانية
xy مرحلةالترجمة NewportM401تستخدم لضبط Telecope
BeamsamplerThorlabsBSF20-B يقسم الإخراج البصري، المستخدم لتقليل الإدخال البصري لنظام جهاز العرض
مرآةThorlabsBB2-E03مرآة لاقتران الشعاع ب DLP Light Commander
مقبس مختبر للخدمة الشاقةThorlabsL490يستخدم لتركيب الألياف وعلى رأس المرحلة الخطية لوضع العينة (2x)
PDK-objective   ؛نيكوننيكون AF Nikkor 50 مم 1:1:8:D الهدف ل DLP Light Commander ، 50 مم
عدسة بلانو المحدبة f = 100 مميتم توصيل عدسة ThorlabsLA1050 -Bبعدسة نيكون ثنائية المحدبة
f = 60   ؛ mmThorlabsLB1723 -B Lens ليتم توصيلها بهدف نيكون من أجل تحديد الإرسال البصري برأس قياس 30 واط
مرآة ذهبية محمية مربعةThorlabsPFSQ20-03-M01
بطاقة مستشعر الأشعة تحت الحمراء عالية الطاقةبطاقة مستشعر نيوبورتF-IRC-HP-Mللتحقق من المسار البصري
2 "الشعيرات المتصالبةBAMعصامية
1" الشعيرات المتصالبةBAMمستوى Bullseye عصامي
ThorlabsLCL01
مرحلة الترجمةNewportM-UMR8.25تستخدم لقياس برغي ميكرومتر الملف الشخصي للشعاع
NewportDM17-25تستخدم مع مرحلة الترجمة M-UMR8.25
مثبتة على فتحة صفرية قزحيةThorlabsID75Z / Mالمستخدمة للتحقق البصري
المسار وأدوات أساسيات حاملي المنشورات ، المكونات المترية والعالميةThorlabsESK01 / Mالمشاركات
الأساسية & مجموعة أساسيات الملحقات ، المكونات المترية والعالميةThorlabsESK03 / M
M6 غطاء برغي ومجموعة أجهزةThorlabsHW-KIT2 / M
قضبان البناءThorlabsXE25L700 / M
1 "مكعب البناءThorlabsRM1Gتستخدم لتركيب قضبان البناء
تصنيع التفريغ الكهربائيSodickAG60Lwww.sodick.de
St37 كتلة من الصلب
(100 × 100 × 40) مم 3< / sup>
BAMعيب مخفي عصامي مع سمك الجدار المتبقي من 0.25   ؛ مم ، 0.5 مم ، 0.70 مم ، 1.25   ؛ مم (كما هو موضح في <قوي>الشكل 5< / قوي>) كتلة
St37 من الصلب
(100 × 100 × 40) مم
BAMعصامي ، عيب مخفي مع سمك الجدار المتبقي من 1   ؛ مم ، 1.5   ؛ مم ، 1.75 مم ، 2 مم (كما هو موضح في <قوي>الشكل 5< / قوي>)
رذاذ الجرافيتCRC Industries Europe NVGRAPHIT 33Ref. 20760 ، 200 مل الهباء الجوي (Kontakt-Chemie)
شريط واقيTesatesakrepp 4348يستخدم لحماية العيوب المخفية أثناء الطلاء
BNC المستند إلى Windows كابل كابل الأدوات يتم توفير الكمبيوتر للتحكم الحمراء الكمبيوتر برنامج الحمراء مجموعة تطوير جهاز العرض Manfrotto 405 رأس واجهة الموضوعية قواعد

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Thiel, E., Kreutzbruck, M., Ziegler, M. Laser-projected photothermal thermography using thermal wave field interference for subsurface defect characterization. Appl. Phys. Lett. 109 (12), 123504(2016).
  2. Ibarra-Castanedo, C., Tarpani, J. R., Maldague, X. P. V. Nondestructive testing with thermography. Eur. J. Phys. 34 (6), 91-109 (2013).
  3. Maldague, X. P.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Laser Projected Photothermal ThermographySubsurface Defect LocalizationStructured HeatingThermal Wave FieldsInfrared CameraSpatial Light ModulatorDepletion Line AnalysisSynchronization SetupPost Processing SoftwareNondestructive Testing

Related Articles