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紅外熱像檢測(cè)是一種無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)，具有檢測(cè)速度快、非接觸、無(wú)污染、對(duì)構(gòu)件近表面缺陷和特征敏感的特點(diǎn)。

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發(fā)展歷程

早在1930年，***有人提出***初的主動(dòng)法紅外無(wú)損檢測(cè)的思想。20 世紀(jì)60年代，Green和Alzofon******闡述了主動(dòng)紅外無(wú)損檢測(cè)的基本理論和應(yīng)用。從此，世界各國(guó)的學(xué)者對(duì)紅外無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)開(kāi)展了廣泛的研究。早期的紅外無(wú)損檢測(cè)由于檢測(cè)成本、檢測(cè)精度等原因，主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，如發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)，管子或容器的泄漏檢查等。

應(yīng)用紅外物理理論、紅外技術(shù)成果和傳熱學(xué)理論對(duì)材料、裝置和工程結(jié)構(gòu)等進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)與診斷，民用方面首先是從電力部門開(kāi)始的。20世紀(jì)60年代中期，瑞典國(guó)家電力局和AGA 公司合作，對(duì)紅外前視系統(tǒng)加以改進(jìn)，并使用其對(duì)運(yùn)行中的電力設(shè)備的熱狀態(tài)進(jìn)行診斷，開(kāi)發(fā)出******代工業(yè)用紅外熱像儀。美國(guó)、加拿大、英國(guó)、瑞典和丹麥等國(guó)逐漸將紅外熱像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電線路的航檢，并在后來(lái)引入了自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。

建筑方面，瑞典在1966年開(kāi)始采用紅外熱像技術(shù)檢測(cè)建筑物節(jié)能保溫性能，隨后美國(guó)、德國(guó)等許多國(guó)家的研究人員也在這個(gè)方面進(jìn)行了研究。

缺陷檢測(cè)方面，20世紀(jì)60年代國(guó)外開(kāi)始采用紅外技術(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè)，主要用于金屬、陶瓷、玻璃、塑料、橡膠和發(fā)動(dòng)機(jī)噴管膠接質(zhì)量的檢測(cè)。美國(guó)A3火箭曾采用紅外檢測(cè)；美國(guó)洛克希德公司用TIRIS紅外橫移檢驗(yàn)儀檢查C5飛機(jī)的膠接結(jié)構(gòu)；俄羅斯也積極開(kāi)展了膠接結(jié)構(gòu)脫粘缺陷的檢測(cè)研究。

20世紀(jì)70年代以后許多研究者開(kāi)始將紅外無(wú)損檢測(cè)和熱傳導(dǎo)理論聯(lián)系起來(lái)，隨后開(kāi)展了非均質(zhì)體的熱傳導(dǎo)研究，研究了不同激勵(lì)條件下的一維、二維熱傳導(dǎo)模型及其解析解和數(shù)值解，為紅外熱像檢測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。

20世紀(jì)80年代后期，隨著具有高采集速率、高像元、高靈敏度的紅外熱像儀的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)專家不斷提出新的檢測(cè)方法和信號(hào)處理技術(shù)以提高紅外檢測(cè)的能力。瑞典AGA公司于1995年前后開(kāi)發(fā)了一種全新的加熱方式———調(diào)制加熱法 (Modulated Thermograph, MT)。在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了鎖相紅外技術(shù) (Lock-in Thermograph, LT)。1996年MALDAGUEX等提出了一種新的信號(hào)處理技術(shù)———脈沖相位法 (Pulse Phase Infrared Thermography, PPT)。隨后，各種新方法和新的信號(hào)處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

在國(guó)內(nèi)，電力系統(tǒng)是研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)較早的行業(yè)。

早在20世紀(jì)70年代初，我國(guó)***在電力設(shè)備的故障診斷中應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)。中國(guó)石油化工集團(tuán)公司于1986年同時(shí)引進(jìn)了6臺(tái)紅外熱像儀，分別在下屬子公司進(jìn)行使用。利用這些熱像儀分別對(duì)大化肥裝置熱交換器、離心壓縮機(jī)、鉑重整裝置冷壁反應(yīng)器、合成氨裝置二段轉(zhuǎn)化爐管、催化裂化反應(yīng)器、再生器和提升器等設(shè)備進(jìn)行了檢測(cè)，獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，此時(shí)的紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是被動(dòng)式的無(wú)損檢測(cè)方法。

后來(lái)，紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)又逐漸被應(yīng)用到電子、建筑和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如電網(wǎng)絕緣子的無(wú)損檢測(cè)、太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池板的檢測(cè)、印刷電路板和集成電路的檢測(cè)、焊接缺陷檢測(cè)、建材質(zhì)量檢測(cè)、建筑工程質(zhì)量檢測(cè)、火災(zāi)混凝土結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)、膠片缺陷在線檢測(cè)、高溫壓力管道檢測(cè)、太陽(yáng)能熱水器保溫桶檢測(cè)、壓力容器安全檢測(cè)等，這一階段主動(dòng)式檢測(cè)方法逐漸出現(xiàn)。

20世紀(jì)90年代中期，北方交通大學(xué)在國(guó)內(nèi)******使用閃光燈作為脈沖熱源進(jìn)行主動(dòng)式的紅外無(wú)損檢測(cè)的嘗試，取得了初步成果，后由于主要研究人員離去，研究未能繼續(xù)。近年來(lái)，北京航空材料研究院、首都師范大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、航天703所、北京衛(wèi)星制造廠、南京大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、西安交通大學(xué)、海軍工程大學(xué)等多所大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了一些主動(dòng)式紅外檢測(cè)方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究。

2003年5月由歸國(guó)留學(xué)生發(fā)起，首都師范大學(xué)、北京維泰凱信公司和北京航空材料研究院共同組建了專門從事紅外無(wú)損檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)研究的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在熱波理論、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域取得了許多成果。

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發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外

目前開(kāi)展紅外檢測(cè)研究的國(guó)家有幾十個(gè)，其中美國(guó)、加拿大、俄羅斯、德國(guó)、瑞典、法國(guó)和意大利等國(guó)的技術(shù)發(fā)展較快，主要應(yīng)用于航空航天、電力、電子、冶金、石油化工、材料、建筑工業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。很多******大公司，如西屋-西門子、洛克西得、波音、空客、諾頓、羅依斯羅爾斯、通用汽車、福特汽車、通用電氣、英特爾等也紛紛建立了紅外無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，用于解決各自的無(wú)損檢測(cè)問(wèn)題。此外NASA、TWIInc．、加拿大LavalUniv．、德國(guó)Stuttgart Univ．等都在該領(lǐng)域的理論和實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)行了富有成效的研究，極大地拓展了紅外檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)明了諸如脈沖加熱、脈沖相位、超聲紅外等無(wú)損檢測(cè)方法和技術(shù)。

紅外檢測(cè)技術(shù)在對(duì)各類飛機(jī)機(jī)身的檢測(cè)，如在復(fù)合材料的層析探傷，機(jī)身表面下蜂窩材料結(jié)構(gòu)中的積水、液壓油滲漏及其他類型損傷的識(shí)別，鋁蒙皮疲勞裂紋的檢測(cè)，機(jī)身銹蝕的定量測(cè)量等方面，都得到了成功的應(yīng)用，并制定了相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和操作手冊(cè)。波音、空客公司均制定了紅外檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。ASTM（美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)）也制定了閃光加熱紅外熱像檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

紅外熱波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在美軍裝備維修中有許多成功的應(yīng)用。應(yīng)用的機(jī)型有F-22、F-18、F-16、F-15、B-2、AV-8、V-22“魚(yú)鷹”、P-3、E-2C、JSF、F-14、EA-8B、C-130、C-40A 等飛機(jī)以及CH-46、HH/UH-1N、CH-53、MH-53、SH-60、TH-57等直升機(jī)。

紅外熱像檢測(cè)技術(shù)在建筑節(jié)能監(jiān)測(cè)、建筑物飾面層粘貼質(zhì)量的檢測(cè)和建筑物滲漏檢測(cè)等方面均有研究和應(yīng)用。在電力、電子、機(jī)械設(shè)備、文物保護(hù)和醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用也很廣泛。

國(guó)內(nèi)

現(xiàn)階段，我國(guó)紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于電力工業(yè)、石油化工、鋼鐵工業(yè)、建筑、電子工業(yè)、文物保護(hù)、航空航天和醫(yī)療等領(lǐng)域。

在電力方面，主要用來(lái)檢測(cè)發(fā)電機(jī)組裝置、輸電線接頭、絕緣部件等；

在石油化工方面，對(duì)高溫高壓狀況下的設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)、監(jiān)測(cè)異常熱區(qū)的出現(xiàn)，為設(shè)備的維修和養(yǎng)護(hù)提供支持；

在鋼鐵工業(yè)方面，紅外檢測(cè)技術(shù)可用于冶煉到軋鋼的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，例如熱風(fēng)爐的破損診斷、鋼錠溫度的測(cè)定、高爐殘缺口位置的確定等；

在建筑方面，主要用于建筑節(jié)能監(jiān)測(cè)和建筑物飾面層粘貼質(zhì)量的檢測(cè)，在建筑物滲漏和建筑結(jié)構(gòu)混凝土火災(zāi)受損、受凍融等檢測(cè)方面也有研究；

在電子工業(yè)方面，實(shí)現(xiàn)了印刷板電路的自動(dòng)檢測(cè)；

在文物保護(hù)方面，國(guó)內(nèi)多家相關(guān)單位將紅外熱像檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用在病害探測(cè)和修復(fù)保護(hù)效果評(píng)價(jià)方面，如空鼓探測(cè)、內(nèi)部裂隙探測(cè)和水份分布分析等；

在航空航天方面，北京航空材料研究院、航空623所、北京衛(wèi)星制造廠和航天703所等單位在材料與構(gòu)件的紅外檢測(cè)方面開(kāi)展了大量的研究與工程應(yīng)用工作，如夾層結(jié)構(gòu)件的脫粘缺陷檢測(cè)、在役飛機(jī)的蜂窩積水檢測(cè)、吸波涂層的缺陷檢測(cè)與厚度測(cè)量、熱障涂層的缺陷檢測(cè)等，其中北京航空材料研究院和北京衛(wèi)星制造廠已將紅外檢測(cè)技術(shù)用于某些具體產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)上。

除了上述領(lǐng)域的企業(yè)和研究所進(jìn)行的紅外檢測(cè)研究與應(yīng)用外，很多高校對(duì)紅外檢測(cè)的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了研究，如北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、首都師范大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等在建模分析、信號(hào)處理、圖像處理和定量分析等方面進(jìn)行了多年、大量的研究，取得了很多寶貴成果。

除了企業(yè)、科研院所和高校的自主研究外，國(guó)內(nèi)還出現(xiàn)了與國(guó)外公司合作、提供紅外熱像檢測(cè)服務(wù)的公司，為用戶電器設(shè)備的在役檢測(cè)和維修提供服務(wù)?；蛘呤菄?guó)外的檢測(cè)公司直接在中國(guó)設(shè)立分公司，提供******的、成熟的檢測(cè)服務(wù)。

近兩年，我國(guó)在紅外熱像檢測(cè)的人員資格鑒定與認(rèn)證方面，取得了突破性的******。在中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)分會(huì)的大力支持下，由首都師范大學(xué)和北京維泰凱信新技術(shù)有限公司牽頭，于2012年建立了國(guó)內(nèi)******個(gè)紅外培訓(xùn)中心，首都師范大學(xué)聯(lián)合熱波實(shí)驗(yàn)室的老師編寫了培訓(xùn)教材，并于同年8月份在首都師范大學(xué)成功舉辦了******期紅外無(wú)損檢測(cè)資質(zhì)認(rèn)證與培訓(xùn)，使得紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)成為******種納入到中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)資質(zhì)認(rèn)證的新技術(shù)。