Введение. Методы теплового вида основаны на физических эффектах

Методы теплового вида основаны на физических эффектах, известных человечеству гораздо раньше, чем ультразвук, ионизирующее излучение и радиоволны, открытые и изученные в XIX–XX вв., а затем положенные в основу распространённых методов неразрушающего контроля. Однако исторически сложилось так, что практически контроль качества объектов по температуре стал возможным после создания, главным образом, инфракрасных систем, поскольку при этом реализуются такие преимущества теплового контроля, как дистанционность и оперативность испытаний. Инфракрасное излучение открыто В. Гершелем в 1800 г. К началу XX в. Работами Г. Кирхгофа, Й. Стефана, Л. Больцмана, Б.Б. Голицына, В. Вина, М. Планка заложены основы теории теплового излучения.

В годы первой мировой войны после изобретения таллофидного приёмника инфракрасного излучения в Германии выданы первые патенты на военные инфракрасные устройства, в которых можно обнаружить основные черты современных систем. Во время второй мировой войны применение инфракрасных приборов продолжало расширяться. В 1952 году в США создан первый малокадровый оптико-механический тепловизор. Своей последующей популярностью тепловой контроль во многом обязан работам шведской фирмы AGA (с 1986 года фирма называется AGEMA), выпустившей на мировой рынок начиная с 1965 года целый набор тепловизоров. Начало отечественных работ в области тепловидения датируется 50-ми годами.

Отечественные разработки в 80-90-х годах прошлого столетия развивались по нескольким направлениям. Прежде всего, в Государственном оптическом институте им. С.И. Вавилова под руководством М.М. Мирошникова развивалась оригинальная теория оптико-электронных устройств, на основе чего, совместно с Азовским оптико-механическим заводом, были разработаны тепловизоры как военного, так и гражданского применения: "Филин", "Рубин", "Алмаз", "Радуга", "Статор", "Вулкан" и их модификации.

Параллельно в НИИ "Исток" А.Г. Жуковым разрабатывалась концепция отечественного тепловизора ТВ-03. Упрощение требований к некоторым параметрам тепловизоров, например, за счет увеличения времени кадра, позволило организовать выпуск тепловизоров малой серии АТП (Московский Институт Радиотехники, Электроники и Автоматики - МИРЭА). Наконец, в НПО "Спектр" была сделана попытка повторить шведские тепловизоры на альтернативной отечественной элементной базе (тепловизор ИФ-10ТВ). Специализированные тепловизоры, предназначенные для исследования распределения энергии в мощных лазерных пучках, были разработаны во Всесоюзном научно-исследовательском институте оптико-физических измерений (ВНИИОФИ) и Институте прикладной механики (ИПМ) СО АН СССР. Бортовые тепловизионные системы военного применения были разработаны в те годы в Государственном институте прикладной оптики (ГИПО). Существенный вклад в разработку отечественной тепловизионной аппаратуры тех лет внесли М.М. Мирошников, Р.Н. Иванов, А.Г. Жуков, В.Е. Абрамчук, Г.А. Падалко, Н.Д. Куртев, В.И. Хахин, С.С. Воронцов, В.Г. Федчишин, С.П. Морозова и П.А. Морозов и др.

Работы Томского НИИ интроскопии в данной области, начатые в 70-х годах прошлого века по инициативе В.И. Горбунова, были ориентированы на неразрушающий контроль, техническую диагностику и специальные применения. В лучшие времена штат отдела теплового контроля достигал 30 человек. В настоящее время, по данной тематике работают до 10 специалистов. В различные годы вклад в томские исследования внесли Б.Н. Епифанцев, С.Ю. Танасейчук, А.Ф. Шерстюк, Г.Х. Гефле, М.С. Яманаев, С.Т. Чигарев, С.В. Финкельштейн, А.Н. Фурсов и авторы настоящей статьи. Область исследований включает теоретические решения прямых и обратных задач теплового контроля, проектирование и мелкосерийный выпуск инфракрасных сканирующих систем, разработку новых способов теплового контроля и алгоритмов обработки нестационарной информации, а также техническую диагностику промышленных, энергетических и строительных объектов.

В конце прошлого века томские исследователи установили тесные научные контакты с ведущими мировыми специалистами в США, Канаде, Великобритании, Италии, Франции, Германии и Японии, что позволило объединить западные технологии и российские достижения в области теплового контроля. Ряд сотрудников отдела прошли длительные зарубежные стажировки и публикуют результаты исследований в ведущих мировых журналах. В.П. Вавилов представляет интересы стран СНГ в Европейской рабочей группе по ИК термографии "Евротерм" и является членом Американского Общества Неразрушающего Контроля, Международной Академии ИК Термографии и оргкомитетов ряда международных конференций.

Анализируя историю теплового контроля, можно заметить, что первые исследования выполнены специалистами в области экспериментальной инфракрасной техники. Однако механический перенос методов и приборов инфракрасной техники в неразрушающий контроль лишь проиллюстрировал возможности теплового контроля и не позволил ему конкурировать в промышленности с традиционными методами испытаний, по крайней мере, для обнаружения несплошностей в конструкционных материалах и изделиях. Начиная с 70-х годов оптимизацию теплового контроля стали связывать с использованием теплофизических методов расчёта параметров температурных полей изделий с внутренними дефектами.

Количественная теория теплового контроля основана преимущественно на численных методах расчёта параметров многомерных температурных полей, что позволило перейти к решению задач не только обнаружения, но и классификации внутренних дефектов.

Наиболее успешно тепловые методы применяются для изделий со стационарными тепловыми полями, аномалии которых достигают десятков градусов. В первую очередь это относится к радиоэлектронике и энергетике.

Дата добавления: 2015-07-14