[实用新型]一种用于风机叶片的热红外探伤设备

说明书

本实用新型提供了一种用于风机叶片的热红外探伤设备，包括热红外相机模组、可见光相机模组、超声波距离传感器模组、网络继电器模组、网络AD采集模块、无线千兆网路由器模块与供电模块。该设备可与图像计算机、热红外激励光源、三脚架、云台附件配套使用，构成热红外探伤系统。通过运行于图像计算机中的检测软件，可辅助人工完成被测物的内外部缺陷检测。本实用新型设备不仅克服了现有的设备的缺陷，而且在实地测试的性能表现超过了同类设备。进一步的，本设备结构简单、成本低廉，除风机叶片无损探伤之外，还可以用于与风机叶片同类的复合材料的探伤。

技术领域

本实用新型涉及热红外成像与检测领域，具体地涉及使用热红外成像手段检测风机叶片及其他相似复合材料的内部缺陷的设备与方法。

背景技术

目前，风机叶片质量无损检测的技术手段主要有红外热成像、超声扫描、X射线成像、激光干涉成像等。其中，红外热成像检测技术能够检测出玻璃纤维质叶片的几种典型缺陷。并且，缺陷尺寸越大、深度越浅、冷却过程中形成的最大表面温差越大，使用红外热成像仪越容易检测。

对于制造风力机叶片的玻璃纤维增强复合材料，热成像技术是一种比较适用的无损检测方法，尤为适用于常见的分层和渗胶类型的缺陷。该方法与其他检测方法相比，具有非接触、操作简单、成本低和易于实时观察等特点，更加适用于风机叶片的现场检测。

红外热成像无损检测技术是根据红外辐射的基本原理，通过红外辐射的分析方法对物体内部能量流动情况进行测量，使用红外热成像仪显示检测结果，对缺陷进行直观上的判定。此方法以热传导理论和红外热成像理论为基础。当物体的温度与环境温度存在差异时，就会在物体内部产生热量的流动。如果向该物体注入热量，其中一部分热流必然向内部扩散，使物体表面的温度分布发生变化。

1、对于无缺陷的物体，当热流均匀注入时，热流能够均匀的向内部扩散或从表面扩散，因而表面的温度场分布也是均匀的；

2、当物体内部存在隔热性缺陷时，热流会在缺陷处受阻，造成热量堆积，导致表面出现温度高的局部热区；

3、当物体内部含有导热性缺陷时，物体表面就会出现温度较低的局部冷区。

由以上三种情况可看出，当物体内部存在缺陷时，就会在物体有缺陷区和无缺陷区形成温差。且该温差除了取决于物体材料的热物理性质外，还与缺陷的尺寸、距表面的距离及它的热物理性质有关。由于物体局部温差的存在，必然导致红外辐射强度的不同，利用红外热像仪即可检测出温度的变化状况，进而判断缺陷的情况。

现有专利或者文献中的红外探伤设备，在一些细节上面设计的有问题，导致实际检测效果并不理想。例如，有些设备的检测软件采用了全局性的图像增强算法，比如基于傅里叶分析的频域算法，使得图像的噪声和细节一同被放大，其结果是导致图像增强结果严重失真，出现大量麻点或者伪细节，在现场应用中表现不佳且误导用户。

在野外检测风机叶片时，风力的影响是不可忽略的。有些红外探伤设备采用了热风枪作为热源，实际上这种基于空气流动的吹风设备在野外很容易被大风带走热量，从而导致成像效果不佳。有些专利中的红外设备采用激光测距传感器作为距离测量的依据，但是经过实测表明，激光传感器在强日光下的工作是不稳定的或者不工作的。

现有专利中的红外探伤设备，虽然使用了距离传感器控制设备与被测物之间的距离，但是缺少对被测物缺陷物理尺寸的测量。在实际的检测场景中，用户需要对缺陷尺寸进行估计，以评估缺陷的严重程度，并记录在检测报告中。因为目前的红外探伤设备一般采用单红外相机成像和不恰当的激光测距传感器测距，所以普遍缺少有效的缺陷测量功能。

现在的风机厂商在制造风机叶片时，叶片外壳常采用玻璃纤维增强树脂，叶尖、叶片主梁则采用强度更高的碳纤维，前缘、后缘以及剪切勒部位常采用夹层结构复合材料(即“三明治夹芯”材料)。这些复合材料不是风机叶片所独有的，也同样出现在飞行器外壳制造等其他领域。因此，用于风机叶片的红外探伤等主要方法，也可用于其他相似的复合材料的检测场景。