与渗透、磁粉、射线等传统无损检测技术相比，主动红外热像技术具有非接触、无污染、高效率等优点，已成为一种重要的材料表面和近表面缺陷无损检测技术,该技术包括主动热激励、表面热图采集和图像处理3个步骤。对热灯、超声波、电磁线圈、微波、激光等几种主要热激励手段进行了对比分析，分别总结了其特点、适用范围及研究应用现状；热图采集效果主要取决于红外热像仪的性能高低；图像处理依靠各种图像处理软件进行，当前应用于红外热像检测中的图像处理方法有背景减去、噪声去除、时间平均等。随着热激励技术和图像处理技术的发展，以及红外热像仪性能的提高，主动红外热像无损检测技术也呈现出由人工识别向自动识别、由定性检测向定量检测、由单一手段向复合手段发展的趋势。
所属栏目
综述国家“973”计划资助项目(2011CB013401)
收稿日期
2015/9/1
作者单位
郭伟:装甲兵工程学院 装备再制造技术国防科技重点实验室， 北京 100072
董丽虹:装甲兵工程学院 装备再制造技术国防科技重点实验室， 北京 100072
徐滨士:装甲兵工程学院 装备再制造技术国防科技重点实验室， 北京 100072
瞿特:石家庄机械化步兵学院， 石家庄 050083
联系人作者
董丽虹(lihong.dong@126.com)
备注
郭伟(1988-),男,博士研究生,主要从事红外热波无损检测方面研究。
引用该论文:
GUO Wei,DONG Li-hong,XU Bin-shi,QU Te.Research Status and Progress of Active Infrared Thermographic Nondestructive Testing[J].Nondestructive Testing,2016,38(4):58～66
郭伟,董丽虹,徐滨士,瞿特.主动红外热像无损检测技术的研究现状与进展[J].无损检测,2016,38(4):58～66
参考文献
【1】
张淑仪. 超声红外热像技术及其在无损评价中的应用［J］. 应用声学, 2004, 23(5):1-6.
【2】
李国华,吴立新,吴淼,等. 红外热像技术及其应用的研究进展 ［J］. 红外与激光工程, 2004, 33(3): 227-230.
【3】
LAHIRI B B,BAGAVATHIAPPAN S,JAYAKUMAR T, et al. Medical applications of infrared thermography: A review［J］. Infrared Physics & Technology, 2012, 55(4): 221-235.
【4】
李旭光. 红外热像仪检测压力管道腐蚀减薄测厚［J］. 无损检测, 2014,36(10):61-63.
【5】
MARINETTI S, VAVILOV V. IR thermographic detection and characterization of hidden corrosion in metals: general anlysis［J］. Corrosion Science, 2010, 52(3): 865-872.
【6】
GRYZAGORIDIS J, FINDEIS D. Impact damage detection on composites using optical NDT techniques［J］. Insight, 2010, 52(5):248-251.
【7】
IBARRA CASTANEDO C, GENEST M, SERVAIS P. Qualitative and quantitative assessment of aerospace structures by pulsed thermography［J］. Nondestructive Testing and Evaluation, 2007, 22(2): 199-215.
【8】
ZENZINGER G, BAMBERG J, DUMM M, et al. Crack detection using eddytherm ［C］. Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation Conf. Golden City:AIP Conference Proceedings, 2004: 1646-1653.
【9】
MALDAGUE X. Introduction to NDT by active infrared thermography［J］. Materials Evaluation, 2002, 60(9): 1060-1063.
【10】
WILSON J, TIAN G Y, ABIDIN L Z. Pulsed eddy current thermography: system development and evaluation［J］. Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, 2010, 52(2): 87-90.
【11】
CHENG Liang, TIAN Gui-yun. Surface crack detection for carbon fiber reinforced plastic (CFRP) materials using pulsed eddy current thermography［J］. IEEE Sensors Journal,2011,11(12):3261-3268.
【12】
何菁, 吴鹏, 汪瑞军, 等. 模拟服役环境下热障涂层损伤趋势的红外原位检测技术［J］. 中国表面工程, 2013, 26(4): 19-26.
【13】
朱亚昆, 朱志彬, 郑荣部, 等. 红外热像无损检测的热激励技术［J］. 石油化工设备,2014,43(4):86- 89.
【14】
李托雅, 田裕鹏, 王平, 等. 感应激励红外热像无损检测及其在裂纹检测中的应用［J］. 无损检测, 2014, 36(1): 15-18.
【15】
秦雷, 刘俊岩, 龚金龙, 等. 超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹［J］. 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1123-1130.
【16】
田干, 张炜, 金国锋, 等. 超声红外热波检测多模式激励的数值仿真［J］. 江苏大学学报(自然科学版), 2014, 35(2): 171-175.
【17】
罗英, 张德银, 彭卫东, 等. 民航飞机主动红外热波成像检测技术应用进展［J］.激光与红外, 2011, 41 (7):718-723.
【18】
刘颖韬, 郭广平, 杨党纲, 等. 脉冲热像法在航空复合材料构件无损检测中的应用［J］. 航空材料学报, 2012,32(1):72-77.
【19】
SUSZYNSKI Z, BEDNAREK M. Application of the Correlation Function in the Detection［J］. Int J Thermophys, 2012,13(34):680-690.
【20】
MANOHAR A, LANZA F, SCALEA D. Determination of defect depth and size using virtual［J］. Experimental Mechanics,2012,13(53):661- 671.
【21】
IGNATOVICH S R, BOURAOU N I. The reliability of detecting cracks during nondestructive testing of aircraft components［J］. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2013, 49(5): 294-300.
【22】
HAN X Y, FAVRO L D, ZHONG O Y. Thermosonic imaging of cracks and delaminations［J］. Progress in Natural Science, 2001,11(8):133-136.
【23】
缪鹏程, 米小兵, 张淑仪, 等. 超声红外热像检测中缺陷发热的瞬态温度场的有限元分析［J］. 南京大学学报(自然科学版), 2005, 41(01): 98-104.
【24】
GACHAGAN A, BOLU G, PIERCE G, et al. Reliable thermosonic inspection of aero engine turbine blades［J］. Insight, 2010,52(9):488-493.
【25】
STEPHEN D, HOLLAND. First measurements from a new broadband vibrothermography measurement system［C］. Review of Quantitative Nondestructive Evaluation. Portland:American Institute of Physics, 2009.
【26】
LIU Hui, LIU Jun-yan, WANG Yan. Detection of contacting interface-type defects using ultrasound lock-in thermograph［J］. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(3): 653-661.
【27】
刘慧. 超声红外锁相热像无损检测技术的研究［D］. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2010.
【28】
李龙波, 李国华, 邢亮, 等. 焊管内裂纹电磁激励红外无损检测数值模拟［J］. 激光与红外, 2014, 44(1): 25-29.
【29】
He Yun-ze, PAN Meng-chun, LUO Fei-lu. Defect characterisation based on heat diffusion using induction thermography testing［J］. Review of Scientific Instruments, 2012, 83(10): 201-211.
【30】
HE Yun-ze, YIAN Gui-yun, PAN Meng-chun, et al. Eddy current pulsed phase thermography and feature extraction［J］. Applied Physics Letters, 2013, 103(8): 1041-1045.
【31】
YIN Ai-jun, GAO Bin, YIAN Gui-yun, et al. Physical interpretation and separation of eddy current pulsed thermography［J］. Journal of Applied Physics, 2013, 113(6): 1011-1018.
【32】
ZHU Yong-kai, TIAN Gui-yun, LU Rong-sheng. A review of optical NDT technologies［J］. Sensors, 2011, 11(8): 7773-7798.
【33】
BODNAR J L, NICOLAS J L, CANDORE J C, et al. Non-destructive testing by infrared thermo-graphy under random excitation and ARMA analysis［J］. Int J Thermophys, 2012(33): 2011-2015.
【34】
江海军, 陈力, 张淑仪. 激光扫描红外热波成像技术在无损检测中的应用［J］. 无损检测, 2014, 36(11): 20-27.
【35】
FEDALA Y, STREZA M, SEPULVEDA F, et al. Infrared lock-in thermography crack localization on metallic surfaces for industrial diagnosis［J］. J Nondestruct Eval, 2013, 21(13): 218-225.
【36】
万瑾, 黄元庆. 红外热成像技术中的红外焦平面阵列的研究［J］. 红外与激光工程, 2006, 35: 53-57.
【37】
史衍丽. 第三代红外探测器的发展与选择［J］. 红外技术, 2013, 35(1):1-8.
【38】
姚中博, 王海斗, 张玉波, 等. 红外信号分析的基本方法及应用现状［J］. 金属热处理, 2014, 39(7): 157-161.
【39】
陈汗青, 万艳玲, 王国刚. 数字图像处理技术研究进展［J］. 工业控制计算机, 2013, 26(1): 72-74.
【40】
夏清, 胡振琪, 位蓓蕾, 等. 一种新的红外热像仪图像边缘检测方法［J］. 红外与激光工程, 2014, 43(1): 318-322.
【41】
陈武凡. 小波分析及其在图像处理中的应用［M］. 北京: 科技出版社, 2003.
【42】
阳建中.图像去噪和边缘检测研究［D］. 南宁: 广西师范大学, 2011.
【43】
陈永, 毛羽鑫. 基于小波的振动热像检测缺陷特征增强［J］. 机械工程师, 2014(8):13-15.
【44】
PITARRESI G. Lock-in signal post-processing techniques in infra-red thermography for materials structural evaluation［J］. Experimental Mechanics, 2013, 40(13): 271-285.
【45】
蔺翠. 热波成像检测及其热层析重建［D］. 南京: 南京航空航天大学, 2010.
【46】
唐庆菊. SiC涂层缺陷的脉冲红外热波无损检测关键技术研究［D］. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2014.
【47】
霍雁, 赵跃进, 李艳红, 等. 脉冲和锁相红外热成像检测技术的对比性研究［J］. 激光与红外, 2009, 39(6): 602-604.
【48】
AVDELIDIS N P, IBARRA C C, MALDAGUE X P. Infrared thermography inspection of glass reinforced plastic (GRP) wind turbine blades and the concept of an automated scanning device［C］. Conference on Thermosense Thermal Infrared Applications. Baltimore:［s.n］, 2013.
【49】
冯辅周, 张超省, 江鹏程, 等. 超声红外热像技术中缺陷的自动识别［J］. 激光与红外, 2012, 42(10): 1149-1153.
【50】
SEBASTIAN D. Application of the naive bayes classifier to defect characterization using active thermography［J］. J Nondestruct Eval, 2012(31): 383- 392.
【51】
张伟, 吉小超, 魏敏, 等. 国内外再制造技术体系及竞争力分析［J］. 中国表面工程, 2014, 27(3): 1-9.
【52】
BENDADA A, SFARRA S, GENEST M, et al. How to reveal subsurface defects in Kevlar composite materials after an impact loading using infrared vision and optical NDT techniques［J］. Engineering Fracture Mechanics,2013,108:195-208.
【53】
BOLU G, GACHAGAN A, PIERCE G, et al. Reliable thermo-sonic inspection of aero engine turbine blades［J］. Insight, 2010, 52(9): 488-493.
【54】
李果. TBC热障涂层热循环的红外监测［D］. 北京: 首都师范大学, 2013.
