Phương pháp nhiệt hồng ngoại BKHN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN .*** BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ĐO VÀ KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY Đề tài: Phương pháp nhiệt hồng ngoại (Thermal infrared testing) Sinh viên hiện: Nhóm thực Nguyễn Quang Thắng Lê Văn Lương Nguyễn Công Hải Mã lớp học: Nguyễn Minh Đức 125928 Kiều Tiến Đạt Lê Đức Đạt Nghiêm Văn Thảo Ngô Đức Hùng Phạm Ngọc Hùng Giảng viên hướng : TS Cung Thành 201638 50 201625 89 201612 91 201611 05 201609 17 201508 29 201637 71 201619 47 201619 83 dẫn Long Hà Nội, 08 – 2021 PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC Họ tên MSSV Công việc tham gia Nguyễn Quang Thắng 20163850 Lập dàn ý, phân công nhiệm vụ, chỉnh sửa tổng hợp báo cáo cuối kì Tham gia làm tất phần báo cáo thuyết trình tuần Kiều Tiến Đạt 20160917 Phần 1: Nguyên lý phương pháp Lê Văn Lương 20162589 Lê Đức Đạt 20150829 Phần 2: Nguyên lý chụp ảnh hồng ngoại Phạm Ngọc Hùng 20161983 Nghiêm Văn Thảo 20163771 Nguyễn Công Hải 20161291 Nguyễn Minh Đức 20161105 Ngô Đức Hùng 20161947 Phần 3: Đánh giá từ ảnh hồng ngoại phân tích ảnh Phần 4: Một số thiết bị thương mại Phần 5: Ứng dụng, Tiêu chuẩn công nghiệp Phần 6: Ưu nhược điểm Các thành viên phụ trách phần chuẩn bị báo cáo thuyết trình báo cáo dài chương Các thành viên cịn lại tổng hợp tài liệu đóng góp ý kiến, câu hỏi thêm chương LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, công nghệ Đo Kiểm tra không phá huỷ (Nondestructive Testing – NDT) công nghệ thiết yếu thiếu ngành công nghiệp Kiểm tra không phá hủy bao gồm phương pháp dùng để phát hư hại, khuyết tật, kiểm tra đánh giá tính tồn vẹn vật liệu, kết cấu, chi tiết để xác định đặc trưng đối tượng mà không làm ảnh hưởng đến khả sử dụng đối tượng kiểm tra Kiểm tra không phá hủy sử dụng để kiểm tra vật liệu đầu vào, bán sản phẩm, sản phẩm đầu cuối, kiểm tra phân loại sản phẩm gia công chế tạo kiểm tra, đánh giá định kỳ kết cấu, hệ thống, tiểu hệ thống trình sử dụng Kiểm tra khơng phá hủy cịn sử dụng để tối ưu hố q trình quy trình cơng nghệ chế tạo, gia cơng Nhờ sớm phát loại bỏ vật liệu, sản phẩm, bán sản phẩm không đạt yêu cầu, tối ưu hóa q trình sản xuất nên giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm hiệu sản xuất kinh doanh doanh nghiệp Đồng thời, nhờ sớm phát khuyết tật kết cấu, hệ thống tiểu hệ thống giúp sớm đưa phương án khắc phục sửa chữa, tránh thảm họa xảy Có nhiều phương pháp đo kiểm tra không phá hủy khác nhau, khuôn khổ môn học Đo kiểm tra khơng phá hủy, nhóm chúng em lựa chọn tìm hiểu phương pháp: “Phương pháp kiểm tra nhiệt hồng ngoại (Thermal Infrared Testing)” làm nội dung nghiên cứu báo cáo Do hạn chế thời gian kiến thức nên báo cáo chúng em khơng tránh khỏi mắc phải nhiều sai sót Chúng em mong nhận góp ý bảo thầy để sửa chữa sai sót gặp phải MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG PHẦN : NGUYÊN LÝ PHƯƠNG PHÁP 1.1 Lịch sử nhiệt hồng ngoại Vào năm 1800, William Hershel làm thí nghiệm ánh sáng, ghi nhận phát khởi đầu nhiệt hồng ngoại Ơng sử dụng lăng kính để phân tách ánh sáng mặt trời thành dải màu khác nhau, sau ơng sử dụng nhiệt kế thủy ngân nhạy để đo nhiệt độ màu sắc ánh sáng Ông ngạc nhiên phát nhiệt độ tăng lên ông di chuyển nhiệt kế ngồi ánh sáng đó, vào khu vực mà ơng gọi “nhiệt bóng tối” Đây vùng phổ điện từ gọi tia hồng ngoại công nhận xạ điện từ, bị hấp thụ làm cho vật liệu gia tăng nhiệt độ Hai mươi năm sau, Seebeck phát hiệu ứng nhiệt điện, nhanh chóng dẫn đến phát minh cặp nhiệt điện Nobili vào năm 1829 Hình 1.1: Hiệu ứng nhiệt điện Thiết bị tiếp xúc đơn giản dựa nguyên lý có điện áp xuất hai kim loại khác tiếp xúc, thay đổi điện áp theo quy luật thay đổi nhiệt độ Sau Melloni sớm phát triển thiết bị gọi cọc nhiệt điện, kết hợp nhiều cặp nhiệt điện nối tiếp với nhau, sau hội tụ lại xạ nhiệt vào cọc nhiệt điện này, từ phát người từ khoảng cách 30 feet Một thiết bị tương tự khác, gọi bolometer, phát minh vào 40 năm sau Hình 1.2: Cấu tạo bolometer Thay đo thay đổi điện áp, bolometer đo thay đổi điện trở tương ứng với thay đổi nhiệt Vào năm 1880, Longley Abbot sử dụng bolometer để phát bò cách 1000 feet Con trai Herschel, sử dụng thiết bị gọi máy đo bay hơi, tạo hình ảnh hồng ngoại đầu tiên, cịn thơ sơ, vào năm 1840 Hình ảnh tạo nên từ khác bay lớp dầu mỏng Hình ảnh xem từ phản chiếu ánh sáng qua lớp màng dầu Trong chiến tranh giới thứ nhất, Case trở thành người thử nghiệm với máy dò quang dẫn (thallium sulfide) tín hiệu khơng phải từ nung nóng, mà từ tương tác trực tiếp với photon Từ thu kết nhanh hơn, đồng thời nhạy Trong chiến 2, công nghệ nhiệt hồng ngoại bắt đầu mở rộng dẫn đến phát triển số ứng dụng quân Phát nhà khoa học Đức cho thấy việc làm mát đầu dị ó thể tăng chất lượng đo thiết bị, từ dẫn đến phát triển nhanh chóng cơng nghệ nhiệt hồng ngoại Mãi đến năm 1960, ảnh nhiệt hồng ngoại sử dụng ứng dụng phi quân Mặc dù hệ thống cồng kềnh, nhiều thời gian để thu kết quả, có độ phân giải thấp, chúng chứng minh hữu ích việc kiểm tra hệ thống điện Những tiến tiếp tục đến năm 1970, lần thúc đẩy quân đội, hệ thống đo nhiệt hồng ngoại di động sử dụng việc kiểm tra khơng phá hủy sử dụng nhiệt Các hệ thống sử dụng đầu dò làm mát, chứng minh độ bền độ tin cậy thiết bị Tuy nhiên chất lượng hình ảnh cịn nhiều so với quy chuẩn Vào cuối thập kỉ này, tia hồng ngoại sử dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp để kiểm tra tòa nhà sử dụng cho nhiều ứng dụng y tế khác Nó trở nên thiết thực để hiệu chỉnh hệ thống tạo nên hình ảnh đo xạ đầy đủ, có nghĩa nhiệt độ xạ đo qua hình ảnh chụp Việc làm mát máy dò, trước thường sử dụng phương pháp khí nén khí hóa lỏng, thay sử dụng mát nhiệt điện Hệ thống chụp ảnh nhiệt tube-base pyroelectric vidicon (PEV) phát triển giảm chi phí hệ thống đo, không đo xạ thiết bị nhẹ, di động hoạt động khơng cần làm mát Vào cuối năm 1980, công nghệ gọi mảng mặt phẳng tiêu điểm (FPA), phát hành từ quan đội vào thị trường thương mại FPA sử dụng loạt lớn máy dò bán dẫn nhạy cảm với nhiệt, tương tự máy ảnh trực quan thiết bị kết hợp (CCD) Đây tiến vượt bậc so với máy quét đơn phần tử, kết gia tăng cách đáng kể chất lượng lẫn độ phân giải hình ảnh Độ phân giải bình thường khoảng 320x240, 256x256, ứng dụng đặc biệt độ phân giải lên đến 1000x1000 Năm 1992, Hiệp hội Kiểm tra khơng phá hủy Mỹ thức công nhận đo kiểm tra hồng ngoại phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn Ngày nay, nhiều thiết bị đo nhiệt phổ biến rộng rãi thị trường sử dụng nhiều ngành công nghiệp Các nhà nghiên cứu tiếp tục cải thiện hệ thống tìm ứng dụng 1.2 Các đặc điểm hồng ngoại 1.2.1 Định nghĩa Hồng ngoại, đơi cịn gọi ánh sáng hồng ngoại, xạ điện từ với bước sóng dài so với ánh sáng khả kiến Vì nên hồng ngoại khơng thể nhìn thấy mắt người Hồng ngoại có bước sóng vùng biên ánh sáng đỏ, khoảng 700nm, tần số 430 THz, đến 1mm (300 GHz) Bức xạ vật đen từ vật thể gần nhiệt độ phịng bước sóng hồng ngoại Vì dạng xạ điện từ, hồng ngoại truyền lượng động lượng, với đặc tính tương ứng với sóng hạt Hình 1.3: Bước sóng xạ điện từ Mọi vật có nhiệt độ lớn (0K) (độ không tuyệt đối) phát tia hồng ngoại Tia hồng ngoại chia làm nhiều loại khác phụ thuộc vào dải bước sóng nó, ví dụ theo phân loại Mỹ: Bảng 1.1: Bảng phân loại hồng ngoại theo phân loại Mỹ Tên hồng ngoại Bước sóng Nhiệt độ Hồng ngoại gần Hồng ngoại sóng ngắn Hồng ngoại sóng trung Hồng ngoại sóng dài 0.75 – 1.4 μm 1.4 – μm 3,864 – 2,070 ᵒK 2,070 – 966 ᵒK – μm 966 – 362 ᵒK – 15 μm 362 – 193 ᵒK Hồng ngoại xa 15 – 1,000 μm 193 – ᵒK Hình 1.4 Năng lượng điện từ phát từ vật đen có nhiệt độ cao Tia hồng ngoại có số tính chất kể đến như: ₋ ₋ ₋ ₋ ₋ ₋ Tác dụng nhiệt mạnh (vật hấp thụ tia hồng ngoại nóng lên) Có khả gây số phản ứng hóa học Ít bị tán xạ giọt nƣớc nhỏ sương mù Tác dụng lên kính ảnh đặc biệt gọi kính ảnh hồng ngoại (tác dụng lên film chụp ảnh vào ban đêm) Có thể biến điệu sóng điện từ cao tần Có thể gây tượng quang điện chất bán dẫn 1.2.2 Đặc điểm nhiệt hồng ngoại Bức xạ hồng ngoại thường gọi "bức xạ nhiệt", ánh sáng sóng điện từ có tần số làm nóng bề mặt hấp thụ chúng Ánh sáng hồng ngoại từ Mặt trời chiếm 49% việc đốt nóng Trái đất, phần cịn lại ánh sáng nhìn thấy bị hấp thụ sau xạ lại bước sóng dài 10 Khoang pin: Bộ phận có chức lắp pin cấp nguồn cho thiết bị, đảm bảo hoạt động bền bỉ, tránh ảnh hưởng đến cơng việc • Cảm biến hồng ngoại: Đây coi thành phần quan trọng máy đo nhiệt độ Chức dùng để cảm biến xạ điện từ vật chuyển vi xử lý tính tốn kết • 4.2.3 Nguyên lý hoạt động • Dựa theo phương pháp dựa màu • Súng đo nhiệt độ hoạt động dựa sóng hồng ngoại, loại sóng có bước sóng dài (dài bước sóng ánh sáng khả kiến) mang đến ánh sáng tốt Hầu hết loại súng đo nhiệt độ hồng ngoại có bước sóng từ 0.8µm đến 14µm Về vấn đề bước sóng mức lượng, biết chương trình vật lý phổ thơng theo định luật Flanck ε = h.f = h.1/T = h.1/(c λ) Với: ε = Mức lượng, h = số Flanck, f = tần số, c = vận tốc ánh sáng, λ = bước sóng • Khi đo nhiệt độ 0°K phát xạ điện từ Từ nguyên lý này, cảm biến hồng ngoại thiết bị thu xạ điện từ từ vật Sau truyền liệu cho vi xử lý để tính tốn nhiệt độ vật 4.2.4 Đăc điểm • Thường dùng để đo nhiệt độ từ xa điểm thiết bị công nghiệp • Cơng nghệ laser xác cho phép đo xác lặp lại • Màn hình LCD lớn, có đèn để đọc dễ dàng • Thiết kế nhỏ, nhẹ dễ dàng đựng vừa hộp dụng cụ bạn • Tỷ lệ khoảng cách tiêu điểm 8:1 • Cấp bảo vệ IP40 giúp tăng cường bảo vệ tránh tạp chất từ khơng khí • Hiển thị nhiệt độ tối thiểu, tối đa trung bình, chênh lệch hai số đo 54 • Hiện nay, Fluke 59 MAX ứng dụng để thực phép đo nhiệt độ không tiếp xúc máy biến áp, động cơ, máy bơm, bảng, máy cắt, máy nén, ống dẫn lỗ thông 4.2.5 Một số sản phẩm tương tự Hình 4.44: Một số sản phẩm tương tự Fluke 59Max 4.3 Camera nhiệt hồng ngoại Fluke Ti450 4.3.1 Thông số kỹ thuật Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật Fluke Ti450 Độ phân giải 320 x 240 (76.800 pixel) — 640 x 480 cảm biến với chế độ SuperResolution SuperResolut ion Có, camera phần mềm Chụp kết hợp liệu 4x để tạo hình ảnh 640 x 480 Chức Có, tính tốn khoảng cách đến mục tiêu đo khoảng cách bạn cho hình ảnh lấy nét xác tia laser hiển thị khoảng cách lên hình Bảng màu Màn cảm ứng hình 8: Ironbow, Xanh-Đỏ, Tương phản cao, Hổ phách, Hổ phách đảo ngược, Kim loại nóng, Thang độ xám, Thang độ xám đảo ngược LCD 3,5 inch (dạng ngang) 640 x 480 Dải quang phổ hồng ngoại 7,5 μm đến 14 μm (sóng dài) Đo nhiệt độ – Dải đo nhiệt độ -20 °C đến +1200 °C (-4 °F đến +2192 °F) 55 Độ xác ±2 °C 2% (ở nhiệt độ danh định 25 °C, tùy theo giá trị lớn hơn) 4.3.2 Cấu tạo • Ống kính camera: Đây phận thu nhận hình ảnh biết đến phận có vai trị quan trọng việc thu thập hình ảnh phân tích nguồn nhiệt từ đối tượng Để làm điều này, camera nhiệt trang bị phận cảm biến hồng ngoại giúp nắm mức nhiệt độ mẫu vật cách dễ dàng • Thân máy: Bao gồm: hình, cụm phím Đây vị trí mà người dùng thực thao tác cài đặt chế độ chụp ảnh, theo dõi hình ảnh đối tượng • Màn hình LCD: có đèn trang bị giúp người dùng dễ dàng quan sát, theo dõi đối tượng đo cách chủ động Điều giúp người dùng sử dụng thiết bị nơi có ánh sáng khơng đủ đêm tối • Cụm phím: có khả điều chỉnh linh hoạt giúp người dùng cài đặt, điều chỉnh đo cách dễ dàng Các phím chức bật, tắt,… giúp người dùng chủ động thao tác với máy • Tay cầm: (có khơng) giúp người dùng điều chỉnh thiết bị đến vị trí mong muốn cố định thiết bị để việc đo đạc tiến hành thuận tiện, chủ động 4.3.3 Nguyên lý hoạt động • Sử dụng xạ hồng ngoại để tạo nên hình ảnh nhiệt, tương tự camera bình thường sử dụng ánh sáng để tạo ảnh • Camera ảnh nhiệt hoạt động đựa vào xạ quang phổ điện tử nằm vùng mỏng ánh sáng khả kiến (vơ hình với mắt người) • Phương pháp xử lý hồng ngoại : Dựa theo phương pháp dựa ba màu R-B-G • Hiển thị màu : Bảng màu Camera gồm : Ironbow, Blue-Red, High Contrast, Amber, Amber Inverted, Hot Metal, GrayScale, Gray Inverted 4.3.4 Đặc điểm a, Chụp ảnh rõ nét, xác 56 Fluke Ti450 có khả chụp ảnh rõ nét xác, lấy nét qua trường quan sát với công nghệ lấy nét MultiSharp™ Với tính này, sử dụng người dùng cần ngắm vật thể từ xa tiến hành chụp Camera nhiệt tiến hành tự động xử lý loạt hình ảnh lấy nét gần xa Người dùng đơn giản thực thao tác ngắm chụp, giúp công việc trở nên đơn giản nhanh chóng, đồng thời nhanh chóng nhiều Hình 4.45: Fluke Ti450 b, Khả lấy nét tự động LaserSharp™ Bên cạnh đó, thiết bị cịn có khả lấy nét tự động LaserSharp™, cho hình ảnh rõ nét đồng thời điểm Tính cho hình ảnh rõ nét giúp trình quan sát người dùng trở nên dễ dàng Đây công nghệ lấy nét tự động độc quyền Fluke, sử dụng chức đo khoảng cách laser tích hợp để tính tốn hiển thị khoảng cách đến đối tượng định với độ xác đến chi tiết Đặc biệt lĩnh vực cứu hộ, điều tra quốc phòng, hình ảnh rõ nét giúp phán đốn người dùng trở nên xác, dễ dàng Thiết bị giúp lấy nét trường hợp người dùng ngắm vào mục tiêu hoàn toàn mờ c, Độ phân giải cao gấp lần Fluke Ti450 có khả đưa hình ảnh có độ phân giải cao gấp lần so với thiết bị loại thị trường với chế độ SuperResolution Thiết bị có khả chụp nhiều hình ảnh kết hợp chúng thành hình ảnh 640 x 480 Tính giúp người dùng linh hoạt sử dụng bảo trì công nghiệp học để phát khiếm khuyết cấu trúc Độ phân giải cao giúp hình ảnh vật thể phát nhiệt hiển thị chi tiết sắc, q trình quan sát phán đốn tình hình từ trở nên dễ dàng xác d, Giám sát quy trình tính quay video 57 Fluke Ti450 có khả giám sát quy trình tính quay video, đồng thời truyền phát video trực tiếp điều khiển từ xa Tính giúp người dùng quan sát tồn trình thay đổi nhiệt độ vật thể, đồng thời thu lại video cho việc lưu trữ xử lý sau Người dùng xem truyền phát trực tiếp hình máy ảnh PC qua USB hình TV qua HDMI Người dùng nắm bắt bối cảnh hình ảnh chi tiết hồng ngoại, tất ảnh kết hợp xác ảnh ảnh với cơng nghệ IR-Fusion® 4.3.5 Tính Có thể đo nhiệt độ diện tích lớn Sử dụng để giám sát nhiệt đô ngắt mạch, hệ thống điện, nơi nguy hiểm có khả gây cố điện, rị rỉ khí độc gây nguy hiểm đển sức khỏe người 4.3.6 Một số sản phẩm tương tự Hình 4.46: Một số sản phẩm tương tự Fluke Ti450 4.4 Một số lưu ý sử dụng thiết bị thương mại sử dụng thermal ndt • Tuyệt đối khơng chiếu trực tiếp tia laser máy vào mắt chiếu gián tiếp qua bề mặt phản chiếu • Máy khơng thể đo xuyên qua vật liệu suốt kính mà đo bề mặt chúng • Độ xác súng bắn nhiệt độ hồng ngoại bị ảnh hưởng nhiều yếu tố, đặc biệt nước, bụi, khói… • Tránh để máy đo nhiệt độ hồng ngoại gần sát thiết bị, chủ thể tạo từ trường, từ tính (như máy hàn hồ quang, thiết bị hàn nhiệt bán dẫn); vật có nhiệt độ cao… 58 PHẦN : ỨNG DỤNG, TIÊU CHUẨN TRONG CÔNG NGHIỆP 5.1 Ứng dụng công nghiệp Các thiết bị kiểm tra không phá hủy hồng ngoại sử dụng phân xưởng ngành cơng nghiệp nhằm phát • • • Kiểm tra chất lượng sản phẩm Tìm lỗi sản phẩm Bảo trì, sửa chữa máy móc hệ thống Các thiết bị sử dụng rộng rãi ưu điểm như: • • • Kết đo nhanh, độ xác cao Khơng làm ảnh hưởng đến khả sử dụng vật kiểm Kiểm tra nhiều vật nhiều môi trường khắc nghiệt Trong công nghiệp người ta sử dụng phương pháp kiểm tra hồng ngoại chủ động phương pháp thụ động Hình 5.47: Phương pháp thụ động phương pháp chủ động Trong phương pháp chủ động thể hình ảnh nhiệt bên ngồi vật thể phương pháp chủ động cho kết phù hợp với nhu cầu cụ thể đối tượng, đặc biệt việc tìm khuyết điểm hay phân tích cấu trúc vật Vì lĩnh vực kiểm tra không phá hủy công nghiệp người ta thường sử dụng phương pháp chủ động là thụ động Quản lý, bảo dưỡng hệ thống Camera nhiệt sử dụng nhiều bảo dưỡng thiết bị cơng nghiệp • Cung cấp giải pháp hiệu chi phí 59 • • • Cho phép phát nhiều lỗi trình kiểm trả Cho phép quản lý thời gian thực Kết cho nhanh chóng, có khả kết hợp với phần mềm chuyên dụng Hình 5.48: Hình ảnh nhiệt máy biến áp Bộ phận khí Các thiết bị kiêm tra không phá hủy hồng ngoại áp dụng nhiều ứng dụng khí, ví dụ : • Phát tắc động đốt • Tìm rị rỉ hệ thống làm mát • Xác định nhiệt máy bơm, máy nén, máy thổi a Ngành ô tô Công cụ quảng cáo tối thượng để thể an toàn ô tô chắn kiểm tra va chạm - phương pháp kiểm tra tồi tệ kỹ sư điều khiển trình này, thiết bị kiểm tra bị phá hủy Do đó, khơng thể tiến hành thêm thử nghiệm khắc phục khiếm khuyết sản phẩm Hình ảnh nhiệt giúp phát khuyết tật mà không làm hỏng thiết bị kiểm tra trình kiểm tra Do đó, chức hệ thống điện ô tô cụm động thường kiểm tra với trợ giúp hệ thống camera hồng ngoại Hơn nữa, có nhiều khuyết tật thiếu sót nhiều sản phẩm cho ngành cơng nghiệp ô tô phát thông qua thay đổi nhiệt độ Do đó, hệ thống camera hồng ngoại thử kiểm tra chức phận tơ 60 Hình 5.49: Hình ảnh nhiệt túi khí, bánh xe động b Ngành hàng không Tương tự ngành sản xuất ô tô, thiết bị kiểm tra không phá hủy hồng ngoại cung cấp cho ngàng hàng cách kiểm tra chất lượng xác đặc biệt tối ưu hóa chi phí sản xuất Các nhiệm vụ đo lường ngành hàng không vũ trụ thường yêu cầu camera hồng ngoại có độ phân giải nhiệt cao 20 mk / tốc độ khung hình cao từ 100 Hz trở lên Các ứng dụng cụ thể : • • • Kiểm tra chất lượng phận Phát lỗi sản phẩm Kiểm tra, thử nghiệm vật liệu Hình 5.50: Hình ảnh nhiệt máy bay cất cánh Ngành điện tử Việc sử dụng hình ảnh nhiệt ngành điện-điện tử cung cấp kiểm tra nhiệt độ bề mặt mà không cần tiếp xúc trực tiếp Đây 61 phương pháp đo nhiệt độ quang học tiện dụng, không xâm lấn để kiểm tra linh kiện điện-điện tử Kiểm tra hình ảnh nhiệt linh kiện cụm điện tử quy trình kiểm tra thiết lập để phát lỗi quản lý chất lượng - từ việc phát triển nguyên mẫu đến sản xuất hàng loạt Phương pháp cho phép phát : • • • • • • • Điểm nóng phân bố nhiệt độ khơng điển hình bề mặt bảng mạch in, mạch tích hợp mô-đun đa kênh Tăng điện trở tiếp xúc Tăng điện trở co thắt dây dẫn Các vết nứt ẩn khớp nối Tổn thất điện khơng khớp Kết nối nhiệt khơng xác tản nhiệt Ngắn mạch, khiếm khuyết hàn mối hàn nguội Phân tích nhiệt học bước phát triển cung cấp kết luận quan trọng cho việc tối ưu hóa việc quản lý nhiệt thiết kế cụm điện tử phức tạp Trong sản xuất điện tử, phép đo nhiệt độ nhiệt kế sử dụng công cụ đa để đảm bảo chất lượng Máy đo nhiệt hiệu suất cao trở nên thiếu để thiết lập thông số công nghệ quan trọng giám sát vĩnh viễn chúng để kiểm tra nội tuyến sản phẩm trình sản xuất kiểm tra chức cuối chúng Ưu điểm : Không xâm lấn tiếp xúc với đối tượng Cho phép đo nhiệt độ an toàn phận làm việc trực tiếp • Ghi lại đầy đủ phân bố nhiệt độ trình thời gian cụm phức tạp • Kết xác, nhanh chóng • • 62 Hình 5.51: Hình ảnh nhiệt chip Ngành cơng nghiệp hóa chất Các ngành cơng nghiệp xử lý vật liệu hóa học nguy hiểm kể không nguy hiểm hưởng lợi từ ứng dụng camera hồng ngoại giúp phát luồng nhiệt sinh từ q trình hóa học Hình ảnh nhiệt giúp dễ dàng nắm bắt đo lường phân bố nhiệt độ với độ xác cao hơn, đồng thời cho phép phân tích phản ứng hóa học tồn chuỗi quy trình Hơn hết, chất khơng xâm lấn khơng tiếp xúc hình ảnh nhiệt có nghĩa người giữ khoảng cách an toàn máy ảnh nhiệt thực tất công việc cần thiết để thu thập liệu liên quan Hình 5.52: Hình ảnh cháy chất Ngành công nghiệp vật liệu Máy ảnh nhiệt độ hồng ngoại cung cấp giải pháp thay mạnh mẽ nghiên cứu tình cấu trúc kiểm tra vật liệu theo cách không phá hủy Vì thứ giới phát tia hồng ngoại miễn nhiệt độ độ khơng tuyệt đối, nên việc kiểm tra vật liệu khơng phá hủy thực tia hồng ngoại ghi lại phép đo số liệu từ bề mặt mà trình sưởi ấm làm mát diễn Sử dụng máy ảnh hồng ngoại để chụp ảnh nhiệt cài đặt không không phá hủy mà cịn khơng xâm lấn Ví dụ, ngành luyện kim : • • • • Kiểm tra chất lượng sản phẩm Phát lỗi sản phẩm dây chuyền Kiểm tra tính chất vật liệu Tiết kiệm lượng, nguyên liệu cho quy trình 63 Hình 5.53: Hình ảnh nhiệt lị nung sắt 5.2 Tiêu chuẩn, chứng Tiêu chuẩn tài liệu chi phối hướng dẫn hoạt động khác xảy q trình sản xuất sản phẩm cơng nghiệp Tiêu chuẩn mô tả yêu cầu kỹ thuật vật liệu, quy trình, sản phẩm, hệ thống dịch vụ Các tiêu chuẩn tổ chức ban hành tiêu chuẩn quốc tế ban hành Lợi ích việc thiết lập tiêu chuẩn: Tăng độ tin cậy việc kiểm tra Kết đồng Có thể sử dụng người vận hành có kinh nghiệm chưa cao • Giảm thiểu việc đào tạo người vận hành kiểm tra viên • • • 5.2.1 Các tổ chức quốc tế ban hành • ANSI - Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ • BIPM, CGPM CIPM - Văn phòng International des Poids et Mesures tổ chức liên quan thành lập theo Công ước năm 1875, (Pháp) • DIN – Viện tiêu chuẩn hóa Đức • IEC - Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (Thụy Sĩ) • IEEE - Viện Kỹ sư Điện Điện tử (Hoa Kỳ) • ISA - Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế • ISO - Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (Thụy Sĩ) 64 • OIML –Tổ chức Đo lường Pháp lý Quốc tế Tổ chức Internationale de Métrologie Légale (Pháp) 5.2.2 Tiêu chuẩn thiết bị kiểm tra không phá hủy hồng ngoại Các tiêu chuẩn bao gồm yêu cầu sau: • • • • • • Thấu kính Cảm biến Phần xử lý ảnh Nguồn gây nhiệt Mạch tích hợp Các phụ kiện kèm Một số tiêu chuẩn quốc tế: ISO 18251-1:2017: Tiêu chuẩn cho kiểm tra không phá hủy thiết bị kiểm tra khơng phá hủy hồng ngoại • ISO 10880:2017: Tiêu chuẩn cách sử dụng ảnh nhiệt kiểm tra khơng phá hủy • ASTM C 106: Tiêu chuẩn thực hành để kiểm tra nhiệt học việc lắp đặt cách nhiệt khoang bao tịa nhà khung • GB / T 19870 Tiêu chuẩn công nghiệp máy ảnh nhiệt hồng ngoại kiểm tra khơng phá hủy • 5.2.3 Chứng vận hành thiết bị đo phá hủy hồng ngoại Chứng giấy tờ cấp sau khóa đào tạo cho học viên Đây chứng quan trọng để người tuyển dụng tìm ứng viên lí tưởng cho công việc công ty hay nhà máy Chứng người vận hành thiết bị kiểm tra không phá hủy hồng ngoại gồm có yêu cầu vấn đề sau với người vận hành: • • • • Nắm rõ cách vận hành thiết bị Thu thập liệu, đánh giá chất lượng Tạo báo cáo kiểm tra Hiểu kỹ thuật hạn chế phương pháp đo nhiệt hồng ngoại cho ứng dụng cụ thể Một số chứng quốc tế: • • • ANSI/ASNT CP-105 CP-189 DIN EN ISO 9712 SS-EN ISO 9001:2008 65 PHẦN : ƯU NHƯỢC ĐIỂM Từ phần trước nhóm trình bày thấy nhiệt hồng ngoại ứng dụng nhiều đo lường đời sống, đặc biệt giai đoạn dịch covid Phần cuối này, em xin phép trình bày ưu nhược điểm nhiệt hồng ngoại kiểm tra không phá hủy tia hồng ngoại không tiếp xúc (IRNDT) 6.1 Sơ lược phương pháp kiểm tra không phá hủy Phương pháp IRNDT [1] dựa kích thích vật liệu thử nghiệm nguồn bên ngoài, mang lại số lượng cho vật liệu Có thể sử dụng đèn halogen , đèn nháy nguồn khác làm nguồn kích thích cho IRNDT Kích thích gây phản ứng nhiệt vật liệu thử nghiệm, đo camera hồng ngoại Có thể thu thơng tin bề mặt vật liệu thử nghiệm khuyết tật bề mặt không đồng vật liệu cách sử dụng kết hợp thích hợp nguồn kích thích, quy trình kích thích, camera hồng ngoại phương pháp đánh giá 6.2 Ưu điểm Ưu điểm phương pháp nói riêng nhiệt hồng ngoại nói chung: Khả đo mà khơng cần tiếp xúc: vật dụng có nhiệt độ -273oC phát xạ điện tử Nhờ vào mà cảm biến hồng ngoại đo mức lượng từ tính tốn nhiệt độ với khả giúp quan sát nhiệt độ số thiết bị môi trường mà nguy hiểm cho người Thời gian thực: cho ta kết mà không thời gian chờ đợi điển hình rõ ràng mà người thường thấy thiết bị đo nhiệt đặc biệt thời kì covid leo thang Trong cơng nghiệp ta phát nhanh chóng số vấn đề hở điện, hay số vấn đề an toàn dùng hệ thống sưởi hay điều hồ khơng khí, để phịng chống cháy nổ v v Sử dụng với vật liệu: ta hần hứng xạ nhiệt phát từ liệu nên vật liệu không quan trọng 66 6.3 Nhược điểm Hạn chế phương pháp đo nhiệt IR kết bị ảnh hưởng số yếu tố như: Đặc tính quang nhiệt vật thể ( độ phát xạ , độ truyền dẫn , hệ số phản xạ ), ví dụ độ phát xạ chẳng hạn, giao động từ – nên vật chất nhiệt độ hình ảnh nhiệt ta lại phân biệt rõ ràng chúng với Kiến thức đặc tính quang học đối tượng đo để đo nhiệt độ xác Việc xác định đặc tính thường cơng việc phức tạp địi hỏi kinh nghiệm thiết bị thích hợp 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Charles J Hellier Handbook Evaluation,Vol 9, pp 487- 491, 2003 Of Nondestructive [2] Thermal Infrared Testing, NDT Resource Center [3] %E2%80%93Boltzmann_law https://en.wikipedia.org/wiki/Stefan [4] Thermal imaging guidebook for indusTrial applicaTions www.flir.com 68 ... phương pháp ảnh nhiệt hồng ngoại Hiện phương pháp ảnh nhiệt hồng ngoại chia làm hai phương pháp chính: nhiệt hồng ngoại chủ động nhiệt hồng ngoại thụ động Hình 1.9: Các phương pháp chụp ảnh nhiệt. .. chủ động - Phương pháp chụp ảnh hồng ngoại thụ động 2.2 Phương pháp chụp ảnh nhiệt hồng ngoại chủ động Phương pháp đo nhiệt chủ động kỹ thuật khuyết tật phát cách chủ động tác dụng tải nhiệt lên... Hình ảnh nhiệt hồng ngoại phương pháp cải thiện khả hiển thị vật thể môi trường tối cách phát xạ hồng ngoại vật thể tạo hình ảnh dựa thơng tin Hình ảnh nhiệt hồng ngoại, chiếu sáng gần hồng ngoại