光学学报, 2018, 38 (9): 0912003, 网络出版: 2019-05-09   

主动热激励式红外热成像管道缺陷深度检测 下载: 1054次

Depth Test of Pipeline Defects by Active Thermal Excitation and Infrared Thermography
作者单位
昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
图 & 表

图 1. (a)激励控制模块;(b)激励驱动模块;(c)谐振涡流激励线圈;(d)电涡流热激励装置工作状态

Fig. 1. (a) Excitation controller module;(b) excitation driver module; (c) resonant coil for eddy current thermal excitation; (d) eddy current excitation device in service

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图 2. 检测试件的实物图。(a)深度不同的槽形缺陷;(b)深度不同的圆形缺陷

Fig. 2. Physical maps of test specimens.(a) Groove-like defects with different depths;(b) circular defects with different depths

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图 3. 热激励效率因数随谐振频率的变化

Fig. 3. Variation of thermal excitation efficiency factor with resonant frequency

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图 4. 热激励效率因数随线圈提离高度的变化

Fig. 4. Variation of thermal excitation efficiency factor with lift-off distance

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图 5. 热激励效率因数随输入电功率的变化

Fig. 5. Variation of thermal excitation efficiency factor with input power

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图 6. 槽形缺陷深度与平均灰度差值的关系

Fig. 6. Relationship between groove-like defect depth and average grayscale difference

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图 7. 圆形缺陷深度与平均灰度差值的关系

Fig. 7. Relationship between circular defect depth and average grayscale difference

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图 8. 缺陷深度小于7 mm的圆形缺陷深度与平均灰度差的关系

Fig. 8. Relationship between circular defect depth with average grayscale difference when the depth is less than 7 mm

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图 9. 验证用检测试件的红外热图像。(a) 5 mm深槽形缺陷;(b) 6 mm深圆形缺陷

Fig. 9. Infrared thermal images of verifying specimens.(a) Groove-like defect with 5 mm depth;(b) circular defect with 6 mm depth

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表 1谐振频率对热激励效率的影响

Table1. Effects of resonance frequency on thermal excitation efficiency

Number ofcoil turnsResonantfrequency /kHzHeat timefor 40 ℃ /sHeat timefor 60 ℃ /sTime differencefrom 40 ℃ to 60 ℃ /sε /10-5
5416.52504852354.432
4617.52304131835.692
4018.52424281865.600
3919.02214161955.342
3820.03155322174.800

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表 2线圈提离高度对热激励效率的影响

Table2. Effects of lift-off distance on thermal excitation efficiency

Lift-offdistance /cmHeat timefor 40 ℃ /sHeat timefor 60 ℃ /sTime differencefrom 40 ℃ to 60 ℃ / sε /10-5
1.01622891275.833
1.51743241504.938
2.01302971674.436
2.51613441834.048

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表 3输入电功率对热激励效率的影响

Table3. Effects of input power on thermal excitation efficiency

Input powerPi /WHeat time for40 ℃ /sHeat time for60 ℃ /sTime differencefrom 40 ℃ to 60 ℃ / sε /10-5
753305882585.168
962114132025.157
1441653001355.144
1561522771255.128
1741342471135.086

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表 4不同深度槽形缺陷的灰度数据

Table4. Grayscale data of groove-like defects at different depths

Defectdepth /mmAveragegrayscale ofnon-defect areaAveragegrayscale ofdefect areaAveragegrayscaledifference
1.027.8735.357.48
2.027.8736.959.08
3.029.5140.2010.69
4.029.5144.2314.72
4.925.2240.5415.32
6.225.2241.7716.55
6.825.2042.3717.17
7.925.2044.6919.49
9.024.7849.1724.39

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表 5不同深度圆形缺陷的灰度数据

Table5. Grayscale data of circular defects at different depths

Defectdepth /mmAveragegrayscaleof non-defectareaAveragegrayscaleof defectareaAveragegrayscalesdifference
1.028.6036.928.32
2.028.6038.479.87
3.029.1040.1011.00
4.029.1043.7114.61
5.028.2945.1316.84
6.028.2948.3720.08
7.028.3349.5821.25
8.028.3349.921.57
9.028.6047.6619.06

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王卓, 张云伟, 喻勇, 樊阳阳. 主动热激励式红外热成像管道缺陷深度检测[J]. 光学学报, 2018, 38(9): 0912003. Zhuo Wang, Yunwei Zhang, Yong Yu, Yangyang Fan. Depth Test of Pipeline Defects by Active Thermal Excitation and Infrared Thermography[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(9): 0912003.

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