Тепловые методы и приборы неразрушающего контроля

Применение тепловых методов контроля в энергетике

Двухполюсный рубильник

1

2

3

4

IR

-

I0000100.004

Тепловизионные измерения кожух выключателя нагрузки

Термограмма кожуха выключателя

Место дефекта : Нагрев болтовых соединений разъема кожуха. Ф «В»

Фотография и термограмма трансформатора тока ТТ АТ-751/2

Передача тепловой энергии
Перенос тепла - это процесс самопроизвольный и необратимый,

Методы контроля
Тепловые методы неразрушающего контроля делят на:
Пассивные - предусматривают использование тепловой

Активные методы
двусторонние
комбинированные

Основные законы теплопередачи

Закон конвекции:
Закон теплового
излучения:

Основные законы теплопередачи

Основной закон теплопроводности - закон Фурье:
Вектор плотности теплового

Граничные условия

Четыре вида граничных условий:
1-го рода: 2-го рода:
3-го рода:

Схема распределения температуры

в однородной и трехслойной плоской стенке

Законы инфракрасного излучения
Спектр излучения АЧТ, серого тела и селективного тела:

C0 -

Спектр электромагнитных волн

Законы инфракрасного излучения

Законы инфракрасного излучения

Спектр инфракрасного излучения делится
на 4 области:
Ближняя

Закон Планка

Закон Вина

Закон Стефана Больцмана.

Закон Ламберта

Тепловое излучение реальных тел

Коэффициент теплового излучения зависит от поверхности объекта,

Распределение силы излучения в пространстве

Коэффициент теплового излучения различных материалов

Для температуры t=20(0C)

Модели АЧТ
Поглощающие

Модели АЧТ
Излучающие

1 - спираль нагревателя
2 – теплоизолятор
3 - изолятор
4 – кожух
5

Физические основы измерения температуры.

Под термином температурная шкала принято принимать непрерывную

Аппаратурные средства измерения

Контактные средства измерения
К контактным относят термометры:
жидкостные; манометрические;

Бесконтактные средства измерения
Бесконтактные средства измерения основаны на
регистрации

Классификация приёмников излучения (ПИ)

Пропускание ИК излучения атмосферой.

При прохождении через слой атмосферы ИК излучение

График зависимости коэффициента пропускания от длины волны

Тепловизоры

Тепловизор - это устройство, которое предназначено для наблюдения нагретых объектов

Тепловизоры

Упрощенная структурная схема:
1 - ОК
2 - объектив (оптическая

Основные параметры и характеристики тепловизоров.

Поле зрения -
Мгновенное поле зрения -
Угловое

Оптические системы.

Назначение: фокусировка излучения, поступающего от ОК на чувствительный элемент приемника

Конструкции зеркальных оптических систем

Конструкции линзовых оптических систем.

Сканирующие системы

Сканирование колеблющимся плоским зеркалом (размещенным до объектива)

Сканирующие системы.

1. Сканирование колеблющимся плоским зеркалом.

1-ОК;
2-плоское зеркало;
3-объектив;
4-приемник;

1-объектив
2-многоэлементный приемник излучения
3-отражательные

2. Сканирующее устройство с зеркальным объективом

3) Зеркальный барабан в сканирующем устройстве
Предельная частота вращения
барабана
Линейная ширина

3) Зеркальный барабан в сканирующем устройстве

Схема сканирования с помощью преломляющей призмы

Оптическая схема тепловизора «Радуга».

1 - сканер;
2 - объектив;
3 – линейка приемника

Оптическая схема «ТВ-03».

1 – линза
2 – плоское сканирующее зеркало
4 – вращающаяся

Функциональная схема тепловизора «Янтарь».

1 – объектив
2 – диафрагма (формирует поле

Тепловизоры с электронным сканированием.

Различают : видикон и пирикон

1 – сигнальная

Структурная схема тепловизора с электронным сканированием.

Пирометры
- яркостные
- цветовые
- радиационные

Пирометры
Яркостные пирометры (визуальные пирометры)
Структурная схема яркостного пирометра.

6

Яркостные пирометры

Соотношение между яркостной и действительной температурами
имеет вид:
Поправка на фильтр:

Пирометры

Действие цветового пирометра основано на сравнении интенсивности излучения в двух спектральных

Функциональная схема цветового пирометра.

Цветовые пирометры

Радиационная пирометрия основана на использовании закона Стефана-Больцмана для серых тел:
Радиационный

Функциональная схема радиационного пирометра

Радиационные пирометры

Радиометры

Обобщенная структурная схема:

Радиометры можно классифицировать по нескольким признакам:

Тепловые дефектоскопы

Тепловой дефектоскоп - это прибор, предназначенный для обнаружения дефектов типа

Тепловые дефектоскопы
Основные структуры тепловых дефектоскопов

Источники теплового возбуждения (ИТВ)

Источники теплового возбуждения

1 - ИК излучатели
2 - Вихревая труба
3

1.ИК излучатели:
(Кварцевая галогенная лампа)
Бывают светлые и тёмные

2.Вихревая труба:

1 –

Источники теплового возбуждения

3.Индукционный нагреватель:

4.Электронно-лучевой нагреватель:

1 – ОК
2 – индуктор
3 –

Обобщенная структурная схема источника нагрева на основе оптических излучателей

1 –

Теплометрический дефектоскоп.

Основной элемент этого дефектоскопа - тепловой зонд.

Структурная схема теплометрического дефектоскопа

1

1 – ОК
2 – тепловой зонд
3 – электронный

Применение тепловых дефектоскопов

для контроля теплоизоляции термосов

Без дефекта

С дефектом

1 – ОК
2 –

Применение тепловых дефектоскопов

для управления технологическим процессом.

1 – пятно сканирования радиометром
2 –

Применение тепловых дефектоскопов

для управления технологическим процессом

установка для контроля стационарных и импульсных тепловых полей мощных транзисторов

6

5

2

1

7

9

3

4

8

11
10

Применение тепловых

Применение тепловых методов для контроля теплофизических характеристик (ТФХ) материалов

Основные теплофизические характеристики материала

При импульсном объемном воздействии на ОК

При импульсном локальном воздействии источник тепла действует на локальный участок ОК

Воздействие постоянной мощности

Гармоническое воздействие

Приборы с оптическим импульсным нагревом

Блок-схема установки
с оптическим импульсным нагревом

Вибротепловизионный метод контроля

Термоволновой метод контроля
Блок-схема способа:

Блок – схема кварцевого термометра

1, 2 – кварц
3 – смеситель
4 –

Блок – схема ультразвукового термометра

1 – генератор
2,3 – преобразователи
4 –чувствительный