サーモグラフィー検査

サーモグラフィ検査とは、物体表面の温度場、勾配、および／またはパターン（「サーモグラム」）を画像化することにより、部品、材料、またはシステムの非破壊検査（NDT）を行うことを指します。検査対象によって医療用サーモグラフィとは区別されます。サーモグラフィ検査は一般的に無生物を検査するのに対し、医療用サーモグラフィは一般的に生体を検査します。一般的に、サーモグラフィ検査は赤外線センサー（サーモグラフィカメラ）を用いて行われます。

用語

サーモグラフィとは、サーモグラムの可視化を指し、使用される技術に関わらず、あらゆるサーモグラフィ検査技術を包含します。例えば、表面に塗布された感温コーティングによって温度分布を測定する方法は、熱伝導に基づく接触式サーモグラフィ検査技術であり、赤外線センサーは使用されません。

赤外線サーモグラフィーとは、赤外線に敏感な検出器を用いて物体の表面のサーモグラムを非侵入的かつ非接触でマッピングすることを指します。[ 1 ]

赤外線サーモグラフィーを指す用語は他にも広く使われており、特定の用語の採用は著者の経歴や好みによって異なります。例えば、ビデオサーモグラフィーやサーマルイメージングは​​、動画として表示できる時間的な連続画像を取得することに重点を置いています。パルスエコーサーモグラフィーやサーマルウェーブイメージング[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]は、赤外線熱の波動性を強調するために採用されています。パルスビデオサーモグラフィー[ 6 ] [ 7 ]、過渡サーモグラフィー[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]、フラッシュサーモグラフィーは、試料が短いエネルギーパルスで刺激されるときに使用されます[ 11 ] 。

特徴

超音波検査や放射線検査などの他の従来の NDT 技術と比較すると、サーモグラフィー検査は安全で、非侵入的であり、通常は非接触であるため、広い表面（通常は一度に 30 x 30 cm（12 x 12 インチ）の領域をカバーしますが、より広い表面の検査も可能です）の下の比較的浅い表面下の欠陥（深さ数ミリメートル）を迅速に（構成に応じて数分から数分）検出できます。

テクニック

さらに、サーモグラフィ検査には互いに排他的な 2 つのアプローチがあります。

  1. 受動的な手法では、対象物の温度は背景よりも自然に高く、または低く、検査対象システムにエネルギーは投入されません。例えば、熱画像カメラを用いた現場の人物監視などが挙げられます。
  2. アクティブ法では、対象物と背景の間に熱コントラストを生み出すためにエネルギー源が必要となります。例えば、航空機部品の内部欠陥は、部品を超音波エネルギーで励起することで特定できます。欠陥は超音波エネルギーに反応して摩擦熱を生じ、これを熱画像カメラで検出できます。

受動的なテクニック

一般的に、パッシブ方式では、赤外線センサーからの情報をモニターに表示します。これらの画像は白黒または擬似カラーで表示されます。パッシブ方式は、周囲温度より0.01℃高いまたは低いという小さな温度差も検出できます。

アクティブテクニック

赤外線サーモグラフィー技術

アクティブ技術は、付与されるエネルギーの種類（通常は光または音響）、エネルギーが外部から適用されるか内部から適用されるか、および励起モードに応じてさらに細分化されます。

欠陥部と非欠陥部の間に熱コントラストを生じさせるために、様々なエネルギー源を用いることができます。外部励起とは、エネルギーを表面に照射し、材料内部を伝播させて欠陥部に接触させる励起です。内部励起とは、エネルギーを試料に注入して欠陥部のみを刺激する励起です。一般的に、外部励起は写真用フラッシュ（熱パルス刺激用）やハロゲンランプ（周期加熱用）などの光学装置を用いて行われます。一方、内部励起は、音響または超音波トランスデューサー[ 12 ]を用いた機械的振動によって実現され、バースト刺激と振幅変調刺激の両方が可能です[ 13 ] 。

図に示されているように、これら2つの励起モードに基づく3つの古典的なアクティブサーモグラフィ技術があります。1つは外部から適用される光学技術であるロックイン（または変調）サーモグラフィとパルスサーモグラフィ、もう1つは超音波（振幅変調またはパルス）を使用して内部の特徴を励起する振動サーモグラフィです。振動サーモグラフィでは、外部の機械的エネルギー源が物体の欠陥領域と欠陥のない領域の間に温度差を生じさせます。この場合、温度差が、人間の目には見えない広い電磁スペクトルの赤外線放射を引き起こす主な要因です。物体表面の温度分布をマッピングするプロセスを通じて、赤外線カメラで欠陥の位置を検出できます。[ 14 ]

参照

参考文献

  1. ^ Maldague XPV; Jones TS; Kaplan H.; Marinetti S.; Prystay M. (2001). 「2：赤外線および熱探傷試験の基礎、パート1：赤外線および熱探傷試験の原理」X. Maldague（技術編）; PO Moore（編）.非破壊検査ハンドブック第3巻 赤外線および熱探傷試験（第3版）. オハイオ州コロンバス：米国非破壊検査協会. ISBN 1-57117-044-8。
  2. ^ Favro, LD; Han, X. (1998). 「熱波による材料特性評価と熱波イメージング」. Birnbaum, G.; Auld, BA (編).材料特性評価、加工、製造のためのセンシング, ASNT TONES . 第1巻. アメリカ非破壊検査協会. pp.  399– 415. ISBN 978-1-57117-067-5。
  3. ^ Han, X.; Favro, LD; Kuo, PK; Thomas, RL (1996). 「早期パルスエコー熱波イメージング」 . Thompson, DO; Chimenti, DE (編).定量的非破壊評価の進歩に関するレビュー第15巻. マサチューセッツ州ボストン: Springer. pp.  519– 524. doi : 10.1007/978-1-4613-0383-1_66 . ISBN 978-1-4613-0383-1. 2022年11月10日閲覧。
  4. ^ Favro, LD; Han, X.; Wang, Y.; Kuo, PK; Thomas, RL (1995). 「パルスエコー熱波イメージング」. Thompson, DO; Chimenti, DE (編). Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation . ボストン, マサチューセッツ州: Springer. pp. 14:425–429. CiteSeerX 10.1.1.1028.3194 . doi : 10.1007/978-1-4615-1987-4_50 . ISBN  978-1-4615-1987-4。
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  12. ^レンショー、ジェレミー・ブレイク、チェン、ジョン・C、ホランド、スティーブン・D、トンプソン、R・ブルース（2011年12月）「振動熱測定における発熱源」 NDT & E International 44 ( 8). 非破壊評価センター出版物: 736– 739. doi : 10.1016/j.ndteint.2011.07.012 .
  13. ^イラナ・エゴール「クリップオンサーマルスコープ」 vtoptics.com 2019年11月6日閲覧。
  14. ^ a b Parvasi, Seyed Mohammad; Xu, Changhang; Kong, Qingzhao; Song, Gangbing (2016年4月3日). 「低出力圧電セラミックス系超音波アクチュエータを用いた振動熱画像法による複数の薄い表面亀裂の検出—数値的研究と実験的検証」Smart Materials and Structures . 25 (5) 055042. Bibcode : 2016SMaS...25e5042P . doi : 10.1088/0964-1726/25/5/055042 . ISSN 0964-1726 . S2CID 113264322 .  
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