Lazerle Projeksiyonlu Fototermal Termografi Kullanılarak Yapısal Isıtma Yöntemiyle Alt Yüzey Kusurlu Lokalizasyonu

Summary

Bu yöntem dikey yüzey altı kusurların bulunmasını amaçlamaktadır. Burada, bir lazeri bir alansal ışık modülatörüyle birleştirip, iki aşamalı modüle edilmiş çizgi ile deterministik olarak bir örnek yüzeyini ısıtmak için video girdisini tetikleyip çok çözünen termal görüntüler elde ediyoruz. Arıza konumu, termal dalga girişim minimum değerinin değerlendirilmesinden alınır.

Abstract

Sunulan yöntem yüzeye dik olarak yönlendirilmiş yeraltı kusurlarını bulmak için kullanılır. Bunu başarmak için, kusur tarafından bozulan yıkıcı müdahale eden termal dalga alanları oluşturuyoruz. Bu etki ölçülür ve kusurun yerini belirlemek için kullanılır. Değiştirilmiş bir projektör kullanarak zararlı etkileşimli dalga alanlarını oluşturuyoruz. Projektörün orijinal ışık motoru fiberle bağlanmış yüksek güçlü diyot lazerle değiştirilir. Kirişi, projektörün mekansal ışık modülatörüne şekillendirilmiş ve hizalanmıştır ve en başta ışın profilini karakterize ederek ve daha sonra bunu mekanik ve sayısal olarak düzelterek optimum optik verimlilik ve homojen projeksiyon için optimize edilmiştir. Sıkı geometrik duruma (geometrik görüntü bozulmalarının düzeltilmesi dahil) ve numune yüzeyindeki zayıf sıcaklık osilasyonlarını tespit etme gereksinimine göre yüksek performanslı kızılötesi (IR) kamera ayarlanır. Veri toplama işlemi, bir kez eşzamanlı olarak gerçekleştirilebilirBireysel termal dalga alanı kaynakları, tarama aşaması ve IR kamera arasındaki ronizasyon, incelenen spesifik materyale göre ayarlanması gereken özel bir deneysel kurulum kullanılarak oluşturulmuştur. Veri sonrası işleme sırasında, numunenin altındaki bir kusur varlığı ile ilgili bilgi çıkarılır. Numune yüzeyinin sözde tükenme hattından gelen kazanılmış termal radyasyonun titreşen kısmından alınır. Kusurun kesin yeri, son adımda bu salınımların uzaysal-zamansal şeklinin analizinden çıkarılır. Yöntem referans içermez ve termal dalga alanı içerisindeki değişikliklere çok duyarlıdır. Şimdilik, yöntem çelik numuneler ile test edilmiştir, ancak özellikle sıcaklık duyarlı malzemeler için farklı malzemeler için de geçerlidir.

Introduction

Lazerle projelendirilen fototermal termografi (LPPT) yöntemi, test numunesinin hacmine gömülü olan ve ağırlıklı olarak yüzeyine dik olan yüzey altı kusurların yerini belirlemek için kullanılır.

Yöntem Şekil 1b'de gösterildiği gibi aynı gerilme ve frekanstaki iki anti-fazlı termal dalga alanının yıkıcı etkileşimini kullanır. İzotropik kusursuz malzemelerde, termal dalgalar, simetri düzleminde tutarlı süperpozisyonla yıkıcı olarak nötralize edilir ( yani, sıfır sıcaklık osilasyonu). Yüzey altı bir kusurlu bir materyal durumunda, yöntem, geçici ısı akışı ile bu kusur arasındaki yanal ( yani düzlem içi) bile....

Protocol

NOT: Dikkat: Kurulum sınıf 4 lazer kullandığından lütfen lazer güvenliğine dikkat edin. Lütfen doğru koruyucu gözlük ve kıyafetleri giyiniz. Ayrıca, pilot lazeri özenle kullanın.

1. Diyot Lazerini Projektör Geliştirme Setine (PDK) bağlayın

1. Breadboard hazırlayın.
   1. Şekil 3'de görüldüğü gibi tüm cihazları tahta haline getirin. Önceden monte edilmiş olan tüm cihazlarla birlikte tahta yerleştirin, bir lazer laboratuvarında.
2. Lazer fiber yatağını tahta üzerine yerleştirin.
   1. Elyafı lazer fiber bağlantı parçasına takın ( bkz. Şekil 3 ).
   2. ....

Results

Protokolü takiben, 0.25 mm'lik bir derinlikte yüzey altı bir kusurlu çelik numunenin 1. tarafı, temsili sonuçlar üretmek üzere seçildi. Arıza başlangıçta yaklaşık aydınlık alanın ortasına yerleştirildi. Daha sonra örnek 0.05 mm / s'lik bir hızda doğrusal adım üzerinden -5 mm'den 5 mm'ye taşınmıştır. Bu parametreleri kullanarak Şekil 11a tarama verilerini tükenme çizgisinden çıkardıktan sonra gösterir. Bu aşamada, deneyin başarısı tahmin edilebilir, ham veri IR kamera kon.......

Discussion

Sunulan protokol, yüzeye dik doğrultuda yapay alt yüzey kusurlarının nasıl bulunacağını açıklamaktadır. Yöntemin ana fikri yeraltı kusuruyla etkileşime giren müdahale eden termal dalga alanları oluşturmaktır. En önemli adımlar şunlardır: (i) numune yüzeyinde iki adet değişen yüksek güçlü aydınlatma örneği oluşturmak için bir SLM'yi bir diyod lazeri ile birleştirmek; Bu modeller fototermal olarak tutarlı termal dalga alanlarına dönüştürülür, (ii) yüzey altı bir kusurla etkileşim halindeyken onları tahrip edici şekild.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
500 W diyot lazer sistemi, 940 nm	Laserline	LDM 500 - 20	Pilot lazer sınıfı 2 @ 650  nm, diyot lazer sınıf 4 lazer sistemidir - > özel laboratuvar gereklidir
Lazer kontrol kutusu	Laserline	Lazer kontrol kutusu LDM	Elektronik olarak geçiş yapmak için kullanılan lazer sistemine ekleyin, lazer eşiği, deklanşör, 0 V'ta lazer. 5 V TTL
Kontrol kutusu tarayıcı	Laserline		Lazer sistemine eklenen, optik çıkış gücünü 0 V'den analog sinyal ile ayarlamak için kullanılır. 10 V
Fiber Lazer Montaj 2", f = 80 mm	Laserline		Lazer sistemine ekleyin
Çok İşlevli Veri Toplama (DAQ) Cihazı + BNC Terminali	Ulusal Cihazlar	NI-USB 6251	DAQ kartı, IR kamerayı tetiklemek için kullanılır,  DLP Light Commander 5500, kontrol Lazer ve diyot PDA 36A
Standardı - PC			Kontrol PC'si - iki ekran için grafik kartı, en az 4 x USB, Windows tabanlı
BNC kablosu			Standart kablo
HDMI kablosu			Standart kablo Mikro USB
- USB kablosu			Standart kablo
LabVIEW 2013 SP1 Geliştirme Sistemi	Ulusal Enstrümanlar		Geliştirme ortamı
LPPT LabVIEW	2013 SP1 tarafından LPPT yazılım paketinin bir parçası	BAM
LPPT yoğunluğu  yazılımı	LabVIEW	2013 SP1 tarafından LPPT yazılım paketinin
kontrol yazılımı	LabVIEW		tarafından LPPT yazılım paketinin bir parçası
	MathWorks		Ölçüm verilerinin
sonradan işlenmesiLPPT son işleme yazılımı	BAM		Ölçüm verilerinin son işlenmesi
IR kamera kontrol PC'si	InfraTec		Control PC, kamera distribütörü
IR kamera kontrol yazılımı	InfraTec	Irbis 3 Professional
InfraTec SDK	InfraTec		Dynamic Link Library tarafından Infratec ve Matlab'ın yerel veri toplama formatı arasında arayüz olarak
IR kamera	InfraTec	Image IR 8300	640 x 512, soğutmalı InSb dedektörü, dalga boyu 2  &mikro;m.. 5.7 ve mikro; m, gürültü = 20  mK + aksesuarlar (LAN kablosu, Dijital giriş/çıkış kablosu, boşluk halkası, güç kaynağı, kasa)
Tripod	Manfrotto	161MK2B
IR kamera montajı	Manfrotto	405
Dijital ışık işleme (DLP) teknolojisi için projektör geliştirme kiti (PDK) (DLP Light Commander 5500)	Logic PD	DLP-LC-DLP5500-10R	Texas Instruments'tan DLP5500 Dijital Mikro Ayna Cihazı dahildir, hafif motor ve kasanın sökülmesi gerekir
PDK kontrol yazılımı	Logic PD		Teslim edildiğinde dahildir, DLP Light Commander kontrol yazılımı
BAM		için mekanik platform	Kendi kendine yapılan (140 x 230 x 420) mm3
Güç ölçer kontrol ünitesi	Ophir	Vega	USB Arayüzü
30 W güç ölçer kafası ve nbsp;	Ophir	30(150)A-LP1-18	Projektör sisteminin İletimini belirlemek için güç ölçer kafası
500 W güç ölçer	kafası Ophir	FL500A	Proses denetimi için güç ölçer
Arayüzlü	hareket kontrolörü	Newport	ESP301
Çeviri aşaması	Newport	M-ILS200CC	ESP301'e Bağlı
Amplifikatörlü fotodiyot	Thorlabs	PDA 36A-EC	1" montajlı
Yansıtıcı filtre ND1	Thorlabs	ND10A	PDA 36A
İğne Deliğine monte edilecek 1"	Thorlabs	P1000S,	PDA 36A
Optik alüminyum devre tahtasına monte edilecek	Thorlabs	MB60120/M	(1.200 mm x 900 mm) taban
Plano Dışbükey Lens f = 200 mm	Thorlabs	LA1979-B	IR için kaplamalı, ilk teleskop lensi
Plano Dışbükey Lens f = 75 mm	Thorlabs	LA1145-B	IR için kaplı, ikinci teleskop lensi
xy-çeviri aşaması	Newport	M401	Telekop
Işın örnekleyiciyi	Thorlabs	BSF20-B	Projektör sisteminin optik girişini azaltmak için kullanılan optik çıkışı böler
Ayna	Thorlabs	BB2-E03	Işını DLP Light Commander'a bağlamak için ayna
Ağır hizmet tipi laboratuvar jakı	Thorlabs	L490	Fiber montajı için ve numuneyi konumlandırmak için doğrusal aşamanın üstünde kullanılır (2x)
PDK-objektif	Nikon	Nikon AF Nikkor 50 mm 1:1:8:D	DLP Hafif Kumanda için Objektif, 50 mm
Plano Dışbükey Lens f = 100 mm	Thorlabs	LA1050 -B	Lens, Nikon Objektif
Bi-Dışbükey Lense takılıdır f = 60  mm	Thorlabs	LB1723 -B	30 W ölçüm kafası ile optik iletimi belirlemek için Nikon objektifine takılacak lens
Kare korumalı altın ayna	Thorlabs	PFSQ20-03-M01
Yüksek güçlü IR sensör kartı	Newport	F-IRC-HP-M	Optik yolu kontrol etmek için sensör kartı
2" artı işareti	BAM		Kendi kendine yapılan
1" artı işareti	BAM		Kendi kendine yapılan
Bullseye seviyesi	Thorlabs	LCL01
Çeviri Aşaması	Newport	M-UMR8.25	Işın profilini ölçmek için kullanılır
Mikrometre vidası	Newport	DM17-25	Çeviri aşaması ile kullanılır M-UMR8.25
Monteli Sıfır Diyafram Iris	Thorlabs	ID75Z/M	optiği kontrol etmek için kullanılır yol
Tabanları ve Direk Tutucular Temel Kiti, Metrik ve Evrensel Bileşenler	Thorlabs	ESK01/M	Temel Direkler
& Aksesuarlar Temel Kit, Metrik ve Üniversal Bileşenler	Thorlabs	ESK03/M
M6 Kapak, Vida ve Donanım Kiti	Thorlabs	HW-KIT2/M
İnşaat Rayları	Thorlabs	XE25L700/M
1" İnşaat Küpü	Thorlabs	RM1G	İnşaat raylarını monte etmek için kullanılır
Elektrik deşarjı işleme	Sodick	AG60L	www.sodick.de
St37 blok çelik (100 x 100 x 40) mm3	BAM		kendinden yapılmış, kalan duvar kalınlıkları 0,25  olan gizli kusur; mm, 0,5 mm, 0,70 mm, 1,25  mm (Şekil 5'te gösterilmiştir)
St37 çelik blok (100 x 100 x 40) mm	BAM		kendinden yapılmış, kalan duvar kalınlıkları 1  olan gizli kusur; mm, 1.5  mm, 1,75 mm, 2 mm (Şekil 5'de gösterilmiştir)
Grafit sprey	CRC Industries Europe NV	GRAPHIT 33	Ref. 20760, 200 mL aerosol (Kontakt-Chemie)
sırasında gizli kusurları korumak için kullanılan	koruyucu bant	Tesa	tesakrepp 4348