【技术实现步骤摘要】
一种复杂金属表面热泄漏红外检测系统及方法
[0001]本专利技术涉及红外检漏
，特别涉及一种复杂金属表面热泄漏红外检测系统及方法。
技术介绍
[0002]泄漏检测是阀门、压力容器以及管道的监测和使用过程中一个十分重要的检测项目。在进行泄漏检测时，传统涂抹肥皂沫的方法由于存在着高压气体泄漏时的危险性以及耗时长等缺点，已经被新兴的无损泄漏检测技术逐渐取代。
[0003]目前，无损泄漏检测主要有超声波法等声学检测方法，其中，超声波法使用听力频率范围之外的超声波进行检测，不需要破坏检测样品，且具有检测速度快、安全，无辐射等优点，但这些检测方法的缺点也比较明显，如环境噪声会强烈的影响样品检测结果，因此，应用范围十分受限。
[0004]此外，基于红外热像法的无损泄漏检测技术也得到广泛尝试。但目前红外热像法最为普遍的应用仅仅是对于二维平面温度的平铺式测量，这种测量方法仅仅是红外热像法的最基本应用，并且由于热像仪工作原理的限制，该方法应用非常受限，尤其对于复杂表面发射率的分布不是均一的，因此使用该方法进行检测时得到的平面温度存在很多非正常点。
[0005]对于红外热像法而言，在材料的无损泄漏检测领域，目前应用比较成熟的技术是脉冲式热像法(Pulse thermography)和调制热像法(Modulated thermography)，其本质是在两种不同的加热方式的基础下获得表面的热响应、借助后续的图像处理如相位图等来获得材料的缺陷，但这类方法需要在材料表面涂黑漆来获得试件表面相对均一的发射率。>[0006]但是对于阀门、压力容器及管道等金属表面存在复杂的几何结构以及非贯穿的缺陷，如腐蚀孔和铸字等的试件，有研究表明：在复杂表面涂黑漆，非平面的几何结构不仅影响黑漆的分布、而且会增加改变辐射形状的因素，因此涂黑漆作为一个红外检测领域常用的办法在此时并不是一个很好的选择。
[0007]现今常见的针对金属表面泄漏的检测技术一部分是基于均一材质表面泄漏点提出的，也就是说表面发射率不会对泄漏造成干扰；另外一部分是针对冷流体的泄漏检测，冷流体在红外热图上呈现冷点，干扰因素呈现热点，因此并不冲突。
[0008]目前，针对复杂金属表面热介质泄漏红外检测技术的研究十分有限，究其原因：主要是因为红外热像仪面对金属材质具有很大的局限性，同时相互约束的、更为关键的就是红外热像仪无法排除试件表面不同发射率的干扰因素，一些未贯穿的孔、表面缺陷在采用红外热像仪检测时都会造成伪泄漏点。虽然传统的获取复杂试件表面发射率的办法也有一些，比如双波段红外法进行发射率修正，但由于其过程过于复杂、代价过于昂贵，并且对于泄漏过程的发射率修正与单纯的物体表面发射率测量和修正并不完全一致，因此无法得到广泛运用；另外还可以采用双参考、双背景法获得试件表面发射率，但由于复杂金属表面是非兰贝特体，其发射率的微小偏差便会直接造成较大的显示温度差异，这对发射率计算的
具体实施带来了很大的困难，因此其工程应用的目的难以达到。
[0009]因此，提供一种能够对复杂金属表面热泄漏进行精准、便捷检测的红外检测系统及方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
[0010]本专利技术设计出一种复杂金属表面热泄漏红外检测系统及方法，以实现对复杂金属表面热泄漏进行精准、便捷检测的目的。
[0011]为解决上述问题，本专利技术公开了一种复杂金属表面热泄漏红外检测系统，包括：
[0012]高温蒸汽发生单元，其能够向测试样品中充入高温蒸汽；
[0013]红外摄像单元，其包括红外摄像机，所述红外摄像机能够给测试样品拍摄红外序列图像；
[0014]在进行热泄漏红外检测时，所述高温蒸汽发生单元先后两次向所述测试样品中充入高温蒸汽、对所述测试样品进行加热，且两次充入高温蒸汽加热时，所述测试样品中的压强不同；
[0015]在两次充入高温蒸汽时，所述红外摄像机分别拍摄所述测试样品的红外图像序列，所述红外检测系统通过对两次加热过程中所述红外摄像机拍摄的红外图像序列进行求差分析对测试样品的泄漏点进行识别。
[0016]进一步的，所述红外检测系统还包括：
[0017]截断阀门，所述高温蒸汽发生单元、测试样品和截断阀门依次设置、并通过管道连接；
[0018]在其中一次向所述测试样品中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门打开，使得所述高温蒸汽发生单元充入所述测试样品中的高温蒸汽在流经所述测试样品后能够通过所述截断阀门排出，将所述测试样品中的压强调整至较低的压强值；
[0019]在另一次向所述测试样品中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门关闭，使得所述高温蒸汽发生单元充入所述测试样品中的高温蒸汽在流经所述测试样品后无法通过所述截断阀门排出，积蓄在所述高温蒸汽发生单元、测试样品和截断阀门之间，将所述测试样品中的压强调整至较高的压强值。
[0020]进一步的，在第一次向所述测试样品中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门打开，在第二次向所述测试样品中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门关闭。
[0021]进一步的，所述红外检测系统还包括：
[0022]冷却单元，其能够向所述测试样品中充入冷却介质、对所述测试样品进行冷却；
[0023]所述冷却介质包括冷却水和/或冷却空气。
[0024]进一步的，所述高温蒸汽发生单元包括：
[0025]蓄水箱和蒸汽锅炉，所述蓄水箱通过管道和蒸汽锅炉连接，所述蒸汽锅炉通过管道和所述测试样品连接，所述蓄水箱中的水流入所述蒸汽锅炉中经加热产生高温蒸汽，所述蒸汽锅炉将产生的高温蒸汽充入所述测试样品中。
[0026]进一步的，所述高温蒸汽发生单元还包括：
[0027]压力表，其设置在所述蒸汽锅炉和测试样品之间的管道上，用于对其所在位置的管道压力进行检测；
[0028]止回阀，其设置在所述蒸汽锅炉和测试样品之间的管道上，用于防止高温蒸汽倒流入所述蒸汽锅炉中。
[0029]一种复杂金属表面热泄漏红外检测方法，所述红外检测方法采用上的复杂金属表面热泄漏红外检测系统进行泄漏检测，所述红外检测方法包括步骤：
[0030]S1，通过高温蒸汽发生单元先后两次向所述测试样品中充入高温蒸汽、对所述测试样品进行加热，获取不同压力下测试样品的红外图像序列；其中，将第一次充气加热时获取的红外图像序列记为第一红外图像序列，将第二次充气加热时获取的红外图像序列记为第二红外图像序列；
[0031]S2，选取第一红外图像序列中的其中一帧红外图像中所述测试样品的其中一平整表面区域的温度作为第一参考温度T
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；
[0032]S3，获取第二红外图像序列中的其中一帧红外图像中对应区域的温度作为第二参考温度T
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[0033]S4，对比第一参考温度T
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和第二参考温度T
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【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种复杂金属表面热泄漏红外检测系统，其特征在于，包括：高温蒸汽发生单元，其能够向测试样品(8)中充入高温蒸汽；红外摄像单元，其包括红外摄像机(13)，所述红外摄像机(13)能够给测试样品(8)拍摄红外序列图像；在进行热泄漏红外检测时，所述高温蒸汽发生单元先后两次向所述测试样品(8)中充入高温蒸汽、对所述测试样品(8)进行加热，且两次充入高温蒸汽加热时，所述测试样品(8)中的压强不同；在两次充入高温蒸汽时，所述红外摄像机(13)分别拍摄所述测试样品(8)的红外图像序列，所述红外检测系统通过对两次加热过程中所述红外摄像机(13)拍摄的红外图像序列进行求差分析对测试样品(8)的泄漏点进行识别。2.根据权利要求1所述的红外检测系统，其特征在于，所述红外检测系统还包括：截断阀门(15)，所述高温蒸汽发生单元、测试样品(8)和截断阀门(15)依次设置、并通过管道连接；在其中一次向所述测试样品(8)中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门(15)打开，使得所述高温蒸汽发生单元充入所述测试样品(8)中的高温蒸汽在流经所述测试样品(8)后能够通过所述截断阀门(15)排出，将所述测试样品(8)中的压强调整至较低的压强值；在另一次向所述测试样品(8)中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门(15)关闭，使得所述高温蒸汽发生单元充入所述测试样品(8)中的高温蒸汽在流经所述测试样品(8)后无法通过所述截断阀门(15)排出，积蓄在所述高温蒸汽发生单元、测试样品(8)和截断阀门(15)之间，将所述测试样品(8)中的压强调整至较高的压强值。3.根据权利要求2所述的红外检测系统，其特征在于，在第一次向所述测试样品(8)中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门(15)打开，在第二次向所述测试样品(8)中充入高温蒸汽的过程中，所述截断阀门(15)关闭。4.根据权利要求1所述的红外检测系统，其特征在于，所述红外检测系统还包括：冷却单元，其能够向所述测试样品(8)中充入冷却介质、对所述测试样品(8)进行冷却；所述冷却介质包括冷却水和/或冷却空气。5.根据权利要求1所述的红外检测系统，其特征在于，所述高温蒸汽发生单元包括：蓄水箱(2)和蒸汽锅炉(7)，所述蓄水箱(2)通过管道和蒸汽锅炉(7)连接，所述蒸汽锅炉(7)通过管道和所述测试样品(8)连接，所述蓄水箱(2)中的水流入所述蒸汽锅炉(7)中经加热产生高温蒸汽，所述蒸汽锅炉(7)将产生的高温蒸汽充入所述测试样品(8)中。6.根据权利要求5所述的红外检测系统，其特征在于，所述高温蒸汽发生单元还包括：压力表(5)，其设置在所述蒸汽锅炉(7)和测试样品(8)之间的管道上，用于对其所在位置的管道压力进行检测；止回阀(6)，其设置在所述蒸汽锅炉(7)和测试样品(8)之间的管道上，用于防止高温蒸汽倒流入所述蒸汽锅炉(7)中。7.一种复杂金属表面热泄漏红外检测方法，其特征在于，所述红外检测方法采用上述权利要求1～6任一项所述的复杂金属表面热泄漏红外检测系统进行泄漏检测，所述红外检测方法包括步骤：S1，通过高温蒸汽发生单元先后两次向所述测试样品中充入高温蒸汽、对所述测试样
品进行加热，获取不同压力下测试样品的红外图像序列；其中，将第一次充气加热时获取的红外图像序列记为第一红外图像序列，将第二次充气加热时获取的红外图像序列记为第二红外图像序列；S2，选取第一红外图像序列中的其中一帧红外图像中所述测试样品的其中一平整表面区域的温度作为第一参考温度T
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；S3，获取第二红外图像序列中的其中一帧红外图像中对应区域的温度作为第二参考温度T
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；S4，对比第一参考温度T
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和第二参考温度T
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的相对大小，若|T
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|≤预设值
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T，则第一参考温度T
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和第二参考温度T
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匹配成功，继续执行步骤S5；若|T
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技术研发人员：林鹏，赵霄，曾宏刚，张博，陈引，杨竹强，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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