李勇

【摘  要】粘性透明液体能粘在载玻片的表面上，随后逐渐发生固化，涂层涂抹均匀度的好坏直接影响它的实际应用，当前检测涂层均匀度的方法有很多，我采用的红外热波无损检方法。这是一种新的检测技术，它不仅可以计算出涂层的厚度，而且可以检测涂层的缺陷，本论文从涂抹均匀度方面进行分析。

【关键词】透明液体;涂抹均匀度;红外热波

引言

在军事技术、无损检测等领域，热成像已经对我们生活产生积极深远的影响。利用红外热成像探测温场的能力来获知被探测物体，自身的温度场变化，从而直接测量缺陷厚度。当今比较受欢迎的常规检测方法有：超声，射线，涡流。射线检测是这样一种现象，当我们将射线照在物体上，由于物体种类、厚度的不同，射線折射的程度也随之变得不同。现在还有超声波检测技术，当超声波探头向被测物体发射射线。当超声波遇到不同物体的时候，就会反射。将反射的波段回收，通过分析得到传播的时间与和厚度的关系。超声波方法具有检测速度快的优点，此外还兼具对检测材料的使用性能好的特点。当我们要检测的工件表面非常粗糙的时候，比如 木质材料等，这就会导致效果会比较差，接收比较差。热波检测技术正是顺应了这种发展趋势，从功能上看，非常适合检测发展性缺陷;从性能上看，具有快速、观测面积大、直观、准确、非接触等特点优势，适合于外场应用、在线在役检测。因此，此项技术在某种程度上势将取代一些传统的检测技术。超声波检测需要比较高的环境条件，在相交面需要接触面的平行，如果不满足这样的条件，将会导致超声波的回波发生散射，测量的结果不理想。红外热波是一种广泛使用的检测手段。任何温度高于绝对零度的时候，粒子的热运动会发生改变，进而发生热辐射。当物体内部温度不同的时候，物体的本身性质导致了长波与短波的比例，长波与短波的能量是不同的，红外热成像检测技术便是以此作为原理。

1总体设计

红外无损检测通常根据是否采用热激励分为主动式红外无损检测和被动式无损检测。在主动式红外无损检测实验中，需要根据缺陷位置、大小、类型选择不同的热激励方式，在被动式红外无损检测中则利用其自身辐射信息来进行检测。红外无损检测红外热波面向被检测的不同结构的物体以及处于各异的环境，将会使用不同的热波进行加热。然后我们将这个变化记录在胶片上，然后根据底片黑度的变化了解结构状态。采用分析软件MATLAB进行信息处理并显示检测结果。物体的结构具有差异性，红外热成像正是利用此特性导致物体外表面红外辐射产生差异的特性来进行检测。当热波从两种介质中传播的时候，而且这传播方向是从热物性好传向热物性差的介质时，那热波的反射系数接近1。反之，当了解到这种关系，就会明白当工件是多层结构的时候，热波在不同层级的传播会呈现不同的规律传播方向由热物性差传向热物性好的介质时，热波的反射系数接近2。我们理论上我们知道材料密度均匀就可测量涂层厚度，最重要的是们要知道偏离时间。由材料涂层标件不同厚度的涂层，我们可以得到偏离时间与厚度的关系。在检测过程中，偏离特征时间与厚度有较好的关系，因此我们只要得到一个标准试件的特征偏离时间，把时间-厚度建成坐标系，然后根据直线找到厚度。热波检测具有很多优点：良好的适用性、结果直观形象、单向非接触等。

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。在检测中使用的红外热像仪是AMG8833，AMG8833红外热像仪传感器是一个8*8的传感器阵列，当连接到微控制器的时候它将返回一组64个单独的红外温度读数，具有可配置的中断引脚，温度测量范围在0℃到80℃。

2 技术方法原理

不同厚度引起表面受脉冲激励后温度不同的变化，实验过程中频率的选择跟涂层的热属性、厚度、测量要求的精确度有关，对于涂抹层来说，知道了涂层厚度的试件并得到了特征偏离时间，这个厚度的平方和偏离时间构成时间-厚度坐标系的一点，连接该点和原点形成一条直线，对于未知的涂抹层我们寻找时间就可以在直线上找到对应的厚度。红外热波检测是基于上面理论因此当我们知道了最大温差出现的时间，就可以得到厚度。

在此基础上设置一个已经知道涂抹层厚度的工件并且测量出了特征时间，我们在实验中可以自己选取一个已经知道厚度的位置作为参考标准，通过时间-厚度所构成的直线比较找出对应的特征偏离时间，进而找到了对应的涂抹层的厚度。红外热波无损检测可以定量得到涂抹层的厚度值。然后把厚度值与对应的特征偏离时间一一对应填写在数据统计软件里面进行均匀度计算。通过分析软件Matlab就可以得到我们需要的结果—透明液体在载玻片上的涂抹均匀度。

3 模拟试验

在涂层结构中使用脉冲激励法所面临的问题是，单次脉冲激励所获得的温度信号较少，而且由于涂层结构的特殊性，可能存在单次脉冲热波引起的热量传递在涂层结构之间多次反射，使得表面温度变化不明显，需要具有较高灵敏度的红外热像仪和较大脉冲激励源配合才能采集到所需信号。另外，在红外热像仪采集过程中，不可避免同时连环境噪声一同采集，噪声对单次脉冲激励法的影响较大。目前已有在涂层结构中应用锁相调制激励法的例子，但存在锁相调制激励源价格昂贵，可测涂层厚度范围小等缺点。在持续热流的激励下，涂层结构试件的表面温度场随着时间的推移产生特征信息，特征信息间的差异反映了相同激励下试件内部热传导过程的不同。在构想中，实验选择持续热流激励作为涂层结构试件的激励源。我们在载玻片上选定6个厚度不同的区域，经过红外热波的检测得到特征偏离时间，从而获得对应的厚度。

4结论

综合分析无损检测技术在涂层厚度检测方面的进展，选择红外无损检测技术作为涂层厚度测量的研究方法，选用AMG8833红外热像仪传感器，并基于传热学理论分析涂层结构热波传递机制及温度场模型。从涂层应用背景着手，阐述涂层厚度对涂层性能的重要性;分析应用于涂层测厚的传统无损检测方法，说明其优点及局限性;对比现有涂层测厚的红外无损检测方法，为之后研究基于红外热波无损检测技术的涂层测厚研究提供思路。

参考文献：

[1] 贾曦，申凯伦，蔺剑宁，等.红外热成像无损检测技术现状及发展[J].丝路视野，2017（24）：90.

[2] 陈大鹏，毛宏霞，肖志河.红外热成像无损检测技术现状及发展[J].计算机测量与控制，2016（4）：1-6，9.

[3] 朱晔，魏世丞，梁义，等.可视化无损检测技术研究进展[J].材料导报，2017，31（3）：63-69.

[4] 李忠东，李晓钢，刘佳祥.镁合金涂层缺陷处腐蚀坑极值的分布规律研究[J].环境技术，2017，35（5）：50-53

[5] 李启全.复合材料低速冲击损伤超声红外热波检测能力评估[J].仪器仪表学报.东南大学，2014.