Фототермоакустические методы ТНК

В методе фототермоакустики лазерное (в общем случае оптическое) излучение проходит через оптиче­скую систему и попадает на поверхность исследуемого образца, в котором под воздействием излучения возни­кают температурные и акустические поля, по которым можно судить о структуре и параметрах изделия.

Поглощение лазерного импульса приводит к неста­ционарному повышению температуры поверхностного слоя как поглощающей, так и (за счет теплопроводности) прозрачной среды. При этом происходит возбуждение акустических волн как в прозрачной, так и в поглощаю­щей среде.

Все тепловые методы фототермоакустики позволяют работать с порошками: светорассеивающими, радио­активными, нагретыми до высокой температуры средами и т.д. Для измерения температуры приповерхностного слоя используют термопары, термисторы, пироэлекттческие пленки, а также ИК-радиометры (бесконтактные методы). Контактные методы применимы только хорошо теплопроводящих сред и при весьма низких частотах модуляции.

К тепловым методам относятся также способы регистрации оптико-акустического сигнала по зависимости показателя преломления сред от температуры.

В методе тепловой линзы с использованием пробного луча пробный луч подфокусируется или дефокусируется тепловой линзой, появление которой вызвано не­однородным нагревом среды основным лучом.

Метод тепловой линзы наиболее удобен для исследования прозрачных сред и позволяет измерять коэффи­циенты поглощения вплоть до 10"7... 10"8 см"1. Он может применяться как непосредственно, так и косвенно, для определения распределения температуры, коэффициен­тов температуропроводности, скоростей потока газов и тому подобного. При ортогональном расположении ос­новного и пробного лучей отклонение луча тепловой линзой часто называют «эффектом миража».

Частотный диапазон этого метода ограничен в основном шумами источника пробного излучения и фото­приемника, а также (при косвенной регистрации) диа­метром луча. Диагностика по этому методу сопряжена с трудностями разделения температурного и акустического полей. Тем не менее этот метод широко распростра­нен, в частности, в оптотермической микроскопии. Из­менения показателя преломления можно определить также интерферометрическими, гетеродинными и дру­гими подобными методами.

Непосредственно к тепловым методам примыкает метод «фотодефлекционной спектроскопии», суть которого в рассеянии пробного излучения на деформациях поверхности поглощающей среды, вызванных неоднородным лазерным нагревом. Обычно стараются сфоку­сировать пробное излучение на склон «выпучивания» в область наибольшего наклона поверхности для получе­ния максимального сигнала.

От изменения температуры поверхности зависят не только показатель преломления, что используется в фоторефрактивных методах, но и коэффициенты поглоще­ния и рассеяния света.

Заключение

Специфика теплового метода неразрушающего контроля и технической диагностики состоит в его универсальности, обусловленной тем фактом, что информативным параметром качества исследуемых объектов является температура. Температура служит неотъемлемым индикатором работы технических установок и сложных систем, а также характеризует структурные и тепловые процессы в конструкционных материалах. Расшифровка температурных распределений поставляет информацию о разнообразных процессах, протекающих в объектах контроля, однако платой за универсальность метода является высокий уровень помех, что снижает вероятность обнаружения дефектов и повышает вероятность ложной тревоги.

Практическое направление исследований связано с созданием автоматизированных систем термографического контроля и управления для стройиндустрии, способных обеспечить достойную конкуренцию отечественным и зарубежным аналогам на Российском рынке.

В сфере услуг на базе современных тепловизоров расширяется применение теплового контроля в таких областях, как строительство, энергетика, авиация и ряде специальных задач.

Дата добавления: 2015-07-14