Оптимальные параметры обнаружения дефектов

Оптимальные параметры обнаружения дефектов соответствуют максимальному отношению сигнал/шум.

Динамическое температурное поле поверхности объекта контроля описывается функцией T(x, y, τ) . В первом приближении можно считать, что в бездефектных зонах в любой момент времени температура является величиной постоянной или изменяющейся известным образом. При этом возможно ввести в рассмотрение некоторое эталонное значение температуры, принятое за бездефектное значение

T_nd(x_nd, y_nd, τ) = T_nd(τ).

В активном тепловом контроле, как правило, используют избыточные значения температуры, то есть превышения температуры над начальной температурой, которая во многих случаях равна температуре окружающей среды T_amb. В зоне дефекта регулярный характер температурного поля нарушается, и возникают локальные температурные сигналы (перепады):

ΔT(x, y, τ) = T_d(x, y, τ) - T (x_nd, y_nd, τ).

При одностороннем контроле форма пространственного профиля сигнала ΔT(x, y, τ) над малыми слаботеплопроводными дефектами близка к гауссоиде. Что показано на рисунке ниже:

Форма пространственного профиля сигнала ΔT

Т_а - температура в зоне дефекта, Т_nd - эталонное значение температуры (бездефектное)

При этом под температурным сигналом обычно понимают максимальное значение изменения температуры ΔT. При этом следует отметить, что избыточные температуры прямопропорциональны поглощенной плотности мощности нагрева Q в силу линейного характера процесса теплопередачи. В качестве безразмерного информативного параметра, не зависящего от Q, вводят текущий температурный контраст, который служит естественной характеристикой конкретной процедуры обнаружения данного типа дефекта в данном материале:

С^run (x, y, τ) = ∆T(x, y, τ) / T_nd (τ)

Такой способ эффективен, если величина мощности нагрева постоянна во всех точках.

Можно также сказать, что температурный сигнал определяется абсолютной разницей между температурами в дефектной и бездефектной областях, а текущий температурный контраст - относительной разницей.

При прочих равных условиях, во временнóй области можно обеспечить бóльшее отношение сигнал/шум, чем в области амплитуд. Другими словами, используя график ΔT(τ) можно сказать, что измерить величину оптимального времени контроля τ_m можно с бóльшей точностью, нежели саму величину максимального температурного сигнала ΔT_m. Величина τ_m является временным информативным критерием. Например, при одностороннем контроле более глубокие дефекты характеризуются бóльшими значениями оптимального времени контроля τ_m.

Примером использования временных параметров при тепловом контроле служит нижеприведенный график зависимости температуры от времени контроля:

Температурный сигнал над внутренним дефектом ΔT и его производные, например, текущий температурный контраст C^run = ΔT / T_nd, зависят от:

• времени τ;
• параметров нагрева Q, τ_h;
• интенсивности теплообмена объекта контроля с окружающей средой;
• толщины объекта контроля;
• теплофизических свойств объекта контроля;
• геометрических размеров дефекта;
• глубины залегания дефекта;
• теплофизических характеристик дефекта.

При этом интенсивность теплообмена объекта контроля с окружающей средой и теплофизические свойства самого объекта контроля слабо влияют на результаты контроля при обычных условиях.