阅读说明：本技术 一种主动式红外无损检测装置及其检测方法 (Active infrared nondestructive testing device and testing method thereof ) 是由 张健 周海峰 陈坚 吴周令 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种主动式红外无损检测装置及其检测方法,主动式红外无损检测装置包括有激光诱导光源、样品扫描运动装置、红外滤光片、红外探测器、锁相放大器、连接有红外镜头的红外相机,样品扫描运动装置用于固定待测样品并带动待测样品进行平移,红外相机和激光诱导光源位于待测样品的同一侧且分别朝向待测样品的表面,红外探测器位于待测样品的另一侧并朝向待测样品的表面,红外滤光片位于红外探测器和待测样品之间,红外探测器的输出端与锁相放大器连接。本发明将激光诱导红外辐射检测法和锁相红外热成像法两种方法结合起来,解决无损检测中快速发现与高分辨测量的双重问题。(The invention discloses an active infrared nondestructive testing device and a testing method thereof, wherein the active infrared nondestructive testing device comprises a laser-induced light source, a sample scanning motion device, an infrared optical filter, an infrared detector, a lock-in amplifier and an infrared camera connected with an infrared lens, the sample scanning motion device is used for fixing a sample to be tested and driving the sample to be tested to translate, the infrared camera and the laser-induced light source are positioned on the same side of the sample to be tested and respectively face the surface of the sample to be tested, the infrared detector is positioned on the other side of the sample to be tested and faces the surface of the sample to be tested, the infrared optical filter is positioned between the infrared detector and the sample to be tested, and the output end. The invention combines the laser-induced infrared radiation detection method and the phase-locked infrared thermal imaging method, and solves the double problems of rapid discovery and high-resolution measurement in nondestructive detection.)

一种主动式红外无损检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及光学无损检测领域，具体是一种主动式红外无损检测装置及其检测方法。

背景技术

材料的质量直接影响其应用，某些材料在检测过程中要求无接触、无损伤，主动式激光红外无损检测技术可满足检测条件。主动式激光红外无损检测技术的基本原理是：一束经过调制的激光束入射到样品表面，样品吸收入射激光束的能量后会引起样品局部温度的变化，温度的变化会使样品产生红外辐射信号，红外装置收集这些红外辐射信号，通过分析红外辐射信号可获得样品的热性能参数、缺陷信息、材料硬化深度等物质特性。

目前常用的无接触、无损检测方法有:激光诱导红外辐射检测法、锁相红外热成像法。激光诱导红外辐射检测法利用单点红外探测器，采用扫描成像的方式进行缺陷检测，可得到空间分辨率较高的图像，缺点是检测时间较长，导致效率不高。锁相红外热成像法利用红外热像仪，采用拍摄成像的方式进行缺陷检测，成检测效率高，缺点是分辨率不高，无法检测细小缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种主动式红外无损检测装置及其检测方法，将激光诱导红外辐射检测法和锁相红外热成像法两种方法结合起来，解决无损检测中快速发现与高分辨测量的双重问题。

本发明的技术方案为：

一种主动式红外无损检测装置，包括有激光诱导光源、样品扫描运动装置、红外滤光片、红外探测器、锁相放大器、红外镜头和红外相机，所述的红外镜头连接于红外相机上，所述的样品扫描运动装置用于固定待测样品并带动待测样品进行平移，所述的红外相机和激光诱导光源位于待测样品的同一侧且分别朝向待测样品的表面，所述的红外探测器位于待测样品的另一侧并朝向待测样品的表面，所述的红外滤光片位于红外探测器和待测样品之间，所述的红外探测器的输出端与锁相放大器连接，样品扫描运动装置带动待测样品平移时，红外探测器对待测样品表面进行二维扫描。

所述的激光诱导光源和待测样品之间设置有聚焦透镜。

所述的激光诱导光源和聚焦透镜之间设置有激光调制装置。

所述的激光调制装置为激光斩波器。

一种主动式红外无损检测方法，首先由激光诱导光源发出的激光光束经过调制并聚焦到待测样品上，待测样品吸收激光能量后，引起温度升高产生红外辐射，红外辐射信号经过红外镜头进入红外相机，并通过红外相机快速发现待测样品的缺陷位置，针对红外相机难以捕获和分析的缺陷，可采用样品扫描运动装置带动待测样品平移，红外辐射信号经过红外滤光片后进入红外探测器进行探测，红外探测器对待测样品表面进行二维扫描探测，因样品缺陷部分吸收激光能量后，温度变化产生的红外辐射较无缺陷部分的有明显差异，从而通过红外探测器扫描并通过锁相放大器进行锁相分析获得待测样品缺陷信息。

本发明的优点：

本发明采用透射式散射测量方法，透射式散射测量的激光诱导光源与红外探测器分别位于待测样品的两侧，其基本原理是:利用一束聚焦后激光束照射样品表面，样品吸收激光能量、引起温度升高产生红外辐射，在样品另一侧直接采用红外探测器收集红外信号，当聚焦到样品表面的激光诱导光斑越小，红外探测器扫描分辨率更高。

本发明采用红外热成像技术利用红外镜头与红外相机快速采集样品红外图像，用于快速发现缺陷，该技术可对微米级别缺陷进行快速发现与分析。

本发明将激光诱导红外辐射测量技术和锁相红外热成像技术结合起来，可以对光学材料表面及亚表面极小缺陷进行快速定位、检测及分析，克服了常用无损检测方法快速发现与高分辨率的要求不可同时实现的问题。

附图说明

图1是本发明实施例中一种主动式红外无损检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1，一种主动式红外无损检测装置，包括有激光诱导光源1、样品扫描运动装置5、红外滤光片6、红外探测器7、锁相放大器8、红外镜头9和红外相机10，红外镜头9连接于红外相机10上，样品扫描运动装置5用于固定待测样品4并带动待测样品4进行平移，红外相机10和激光诱导光源1位于待测样品4的同一侧且分别朝向待测样品4的表面，且激光诱导光源1和待测样品4之间顺次设置有激光斩波器2和聚焦透镜3，红外探测器7位于待测样品4的另一侧并朝向待测样品4的表面，红外滤光片6位于红外探测器7和待测样品4之间，红外探测器7的输出端与锁相放大器8连接，样品扫描运动装置5带动待测样品4平移时，红外探测器7对待测样品4表面进行二维扫描。

一种主动式红外无损检测方法，首先由激光诱导光源1发出的激光光束经过激光斩波器2调制后再经聚焦透镜3聚焦到待测样品4上，待测样品4吸收激光能量后，引起温度升高产生红外辐射，因红外相机10采集的红外图像范围大，时间短、效率高，所以红外辐射信号经过红外镜头9进入红外相机10，并通过红外相机10快速发现待测样品4的部分缺陷，然后针对红外相机10难以捕获的缺陷，样品扫描运动装置5带动待测样品4平移，红外辐射信号经过红外滤光片后6进入红外探测器7进行探测，红外探测器7对待测样品4表面进行二维扫描探测，因样品缺陷部分吸收激光能量后，温度变化产生的红外辐射较无缺陷部分的有明显差异，从而通过红外探测器7扫描并通过锁相放大器8进行锁相分析获得待测样品缺陷信息。当聚焦到待测样品4表面的激光光斑足够小，红外探测器7扫描分辨率可更高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。