CC BY
37
со"т
где к - коэффициент наклона прямой.
По формуле рассчитываем ах для каждой i-ой частоты и находим среднее значение коэффициента температуропроводности по оси X. Аналогично находятся значения для температуропроводности по оси Y.
Список литературы
1. Вавилов В.П. Тепловой контроль изделий авиакосмической техники // В мире не-разрушающего контроля. - 2003. - 2[20]. - С. 4-10.
2. Павлов И.В. Композиционные материалы и неразрушающий контроль // В мире неразрушающего контроля. - 2003. - 3[21]. - С. 4-7.
3. O.A. Sidulenko, V.P. Vavilov: Research services for termography NDT of thick composites. (2005)
ЛАБОРАТОРИЯ ТЕПЛОВЫХ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТПУ
Д. А. Нестеру к Старший преподаватель кафедры ФМПК, ТПУ, г. Томск
Лаборатория тепловых методов неразрушающего контроля организована в рамках реализации инновационной образовательной программы ТПУ. В 2007-2008 годах осуществляется закупка оборудования и программного обеспечения, разрабатываются учебно-методические пособия.
Лаборатория готова к сотрудничеству в задачах разработки программных средств для обработки данных теплового контроля, моделированию тепловых процессов, проведению лабораторных исследований и решению задач тепловизионной диагностики. Лаборатория расположена в НИИ Интроскопии при Томском политехническом университете по адресу Савиных, 7, г. Томск. Подробная информация доступна по электронной почте: [email protected], Нестерук Денис Алексеевич, старший преподаватель кафедры ФМПК, ТПУ.
Оборудование
Основное оборудование лаборатории составляет: тепловизор ThermaCam Р65 HS, пирометр Optris Laser Sight, измеритель плотности тепловых потоков, установка импульсного нагрева на основе компонент Bowens, излучатель в виде модели АЧТ для поверки И К оборудования, термоанемометр, несколько видов нагревателей, обеспечивающих продолжительный оптический нагрев (рис. 1).
Тепловизор ThermaCam Р65 HS. Неохлаждаемый тепловизор фирмы FLIR Systems, США. В качестве детектора используется высокочувствительная микроболометрическая матрица размером 320x240 элементов. Температурная чувствительность составляет 0,05 °С.
Оптическая система тепловизора (объектив 24° х 18°/0,3 м, мгновенный угол зрения 1,3 мрад) позволяет использовать его как для научных исследований, так и для теп-ловизионного контроля удаленных объектов (например, для зданий). Запланировано приобретение длиннофокусного объектива, предназначенного специально для контроля удаленных объектов (дымовые трубы, линии ЛЭП). Тепловизор позволяет сохранять термограммы с частотой до 12 Гц на жесткий диск персонального компьютера, с использованием интерфейса FireWire или USB.
Рис. 1. Оборудование лаборатории
Пирометр Optris Laser Sight. Высокоточный пирометр, позволяет проводить измерения температуры в диапазоне температур от -35° до 900 °С с погрешностью 0,75 %. Изменяемый фокус позволяет проводить измерения температуры, как для удаленных поверхностей (с показателем визирования 75:1), так и для близкорасположенных, с расстояния до 6 мм (может быть использовано для измерения температуры корпусов микросхем). Поставляемое с пирометром программное обеспечение позволяет проводить запись температуры на персональный компьютер.
Установка импульсного нагрева на основе компонент Bovvens. В основе установки лежит генератор QUADX 3000, позволяющий запасать энергию до 3000 Дж и обеспечивающий подключение до 4 оптических головок. Мощный импульсный оптический нагрев используется в задачах динамической тепловой термографии, а также при оценке теплофизических характеристик материалов.
Излучатель в виде модели АЧТ. Данная установка используется для поверки ПК оборудования. В состав входят термостат, термопара, излучатель и источник питания. Установка позволяет проводить поверку ИК оборудования в диапазоне температур от 100° до 1100 °С.
Измеритель плотности тепловых потоков. Прибор позволяет регистрировать плотности тепловых потоков с 3-х каналов, а также температурные значения по 2 дополнительным каналам с заданным интервалом времени. Прибор может использоваться для оценки теплового сопротивления ограждающих конструкций и для оценки тепло-потерь зданий. Диапазон измерений плотности тепловых потоков 2...999 Вт/м". Основная относительная погрешность измерения теплового потока не более 7 %.
Термоанемометр. Для измерения температуры воздуха, скорости ветра используется термоанемометр Testo 425. Прибор снабжен стационарно подсоединенным обогреваемым зондом температуры/скорости воздуха и телескопической рукояткой. Точный расчет объемног о расхода возможен благодаря тому, что зонд легко помещается в воздуховоды. Функция усреднения по времени и количеству замеров, позволяет получить усредненные значения объемного расхода, скорости потока и температуры.
Опыт проведения работ. Учебно-методическое обеспечение
Накоплен опыт, связанный с проведением тепловизионных обследований зданий, оценке теплопотерь, обнаружения воды в сотовых авиационных конструкциях. Проводились многочисленные обследования зданий городов Томска и Северска, дымовых труб на крупнейших предприятиях, хранилищ аммиака в г. Кемерово. Совместно с городской больницей г. Сургут проведен ввод в эксплуатацию тепловизионного комплекса для обследования и диагностика сосудистых заболеваний у пациентов больницы. Проведен комплекс исследований по анализу ТФХ композиционных материалов с использованием метода Паркера и Фурье-анализа. Проведены обследования 6 самолетов Ту-204, Ил-86 в аэропортах городов Новосибирска, Красноярска и Москвы, показавшие пригодность использования тепловизи-онной диагностики для обнаружения воды в сотовых авиационных конструкциях. Разработана методика тепловизионного контроля воды в сотовых авиационных конструкциях, которая на данный момент находится на утверждении в ГосНИИ ГА (рис. 2).
Рис. 2. Иллюстрации проведенных работ
Накоплен большой опыт по программной реализации основных и развитых алгоритмов обработки тепловизионных данных. В процессе работы широко используется математический пакет MATLAB и среда разработки Borland С++ Builder.
Для осуществления учебного процесса совместно с профессором Вавиловым В.Г1. разработано учебное пособие «Тепловой контроль и диагностика», рассчитанное на проведение лекций с бакалаврами и магистрами, обучающимися по специальности «Физические методы и приборы контроля качества». Готовится сборник лабораторных работ по тепловому контролю. В сборник планируется включение следующих работ: «Работа в среде MATLAB», «Анализ классических решений теории теплопроводности», «Численное моделирование обнаружения дефектов в импульсном тепловом контроле», «Проведение тепловизионных обследований. Составление отчетов. Расчет стационарных процессов», «Инфракрасная термография. Законы теплового излучения», «Тепловидение в энергетике», «Определение ТФХ материалов. Метод Паркера и использование преобразование Фурье».
Программное обеспечение
В рамках реализации инновационной образовательной программы ТПУ закуплено следующее программное обеспечение: математический пакет MATLAB 7.0, среда разработки С++ Builder 2007, программа для моделирования тепловых процессов Thermo-Cale 6L для трехмерного моделирования тепловых процессов в изделиях с дефектами, программа ThermaCam Researcher, позволяющая осуществлять ввод в реальном масштабе времени тепловизионных изображений с тепловизора в персональный компьютер и осуществлять управление тепловизором с персонального компьютера.
Ряд программного обеспечения разрабатывается самостоятельно. В процессе подготовки студентов при проведении лабораторных работ широко используется программы:
1. MultiLayerlD
• решение нестационарной одномерной задачи теплопроводности для многослойной структуры (неограниченное число слоев в структуре) при граничных условиях 3-го рода;
• учет фазовых переходов в слоях структуры;
• одновременное решение задачи теплопроводности для нескольких структур;
2. Visual Matrix
• визуализация неограниченного количества термограмм;
• реализация возможности «сшивки» термограмм, для создания панорамных изображений;
• использование визуальных инструментов: «точка», «линия», «прямоугольник», «эллипс», «многоугольник», «надпись» для получения и представления информации;
• предоставление возможностей для создания отчетов по тепловизионным обследованиям;
• трехмерное представление термограмм;
3. ThermoFit
• визуализация тепловизионных последовательностей;
• преобразование Фурье;
• анализ главных компонент;
• полиномиальная подгонка;
• статистический анализ;
• возможности измерения ТФХ.
