GB/T 43413-2023 无损检测 红外热成像检测 热弹性应力测量方法通则

ICS19.100

ccsJ04

中华人民共和国国家标准

GB/T43413-2023/ISO22290:2020

无损检测

红外热成像检测热弹性应力

测量方法通则

Non-destructivetesting-Infraredthermographictesting-Generalprinciplesfor

thermoelasticstressmeasuringmethod

(ISO22290:2020,IDT)

2023-11-27发布2024-03-01实施

国家市场监督管理总局申＋

国家标准化管理委员会但叩

GB/T43413-2023/ISO22290:2020

目次

前言........…….........…….........…….........……......……·［

引言…………………a

1范阴－

2规他性引用文件……………

3术语和IJE义…··

<I红外热J°&.（，串俭iJl!I人员

5检测环境·

6检jJl!IJ设备…………………2

7检测方法…....………......……......…·….....…….3

8检测的实施和报告…………·…………….5

参考文献………………．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…………….....……………··….7

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目。言

本文ftl'Ji!!ltGB/Tl.J-2020《标准化工作导则第l部分：标准化文仰的结构和起草规则》规定

起草。

本文件等｜司采阴ISO22290:2020《无损检测红外热成像俭测热仰性应为il!ll鼓方法通则儿

请注1J、本文件的某些内容可能涉及专利．本文件的发布机构不承担识别专利的资任．

本文件EB全国无损检wm标准化技术委员会＜SAC/TC56）提出并归口。

本文件起尊单位：华东那．工大学、上海材料研究所有限公司、瓦商电网有限责任公司昆明供电局、消

华大学深圳l国际研究生院、重庆大学、广州广华智咆科技有限公司、哈尔滨工业大学、两安邮电大学、东

莞市鑫泰仪然仪表有限公司。

本文件主~泡坏人．轩桶贞、蒋建生、项延训II、精丽娜、:xii立9'11、货隐、丁杰、丰＇II晨5星、王黎明、秘主I伟、

成立、赵晨龙、涂彦I所、）｛lj俊岩、王飞、宋爱拎、王先芝、罗国栋．

I

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百｜

热弹性应力测量方法和l月1材料的热蝉性效应对材料和1结构的表而应力分布逃行i9!1Jt量．是一种··全

场川非接触”i则窑技术．与J!Si.变计方法等传统技术不｜叶，该方法的独特优势在于'B能轻松地对试样整个

表而应力分布（t><o,＋向门进行成像UllISO10878).

随着热成像技术的发展．热弹性应力i则应方法的i业应用越来越广泛。热弹性应力视•I综方法应用

的有效性取决于该方法的IE确侦用。本文件的制定旨在确立热弹性应力测盘方法的总体原则，以促进

该方法正确有效地应用于汽车、航空航天、电子仪器、医疗然械、工业材料等各种工业领域的无损检测。

IJ

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无损检测红外热成像检测热弹性应力

测量方法通则

1范固

本文件确立了工业无损险i则领域红外热成像险测热如性应力i则盘方法的通则。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款．其中．注目｝冽的引用文

件，仅该口期页。I应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单〉适用于

本文件。

ISO9712元锁检测无损检测人员的资格与认i.iE(Non-destructivetesting-Qualificationand

cernficJtionofNDTpersonnel)

注GB/T9445-2015元锁险nm人员资楠鉴定与认征<ISO9712,2012,IDTJ

ISO10878元锁检jJl!IJ组外热j剧组术语（Non-destructivetesting一Infraredthermography-

Vocabulary)

法GB/T1260'1.9-2021A损捡ii月术Hi红外热成像（ISOI0878,20岭，~100)

ISO10880元锁检测红外热成像检测总P!IJ(Non-destructive怆sting一Infraredthermographic

testing一Gene1alp1inciples)

ISO/TS25107元锁检测无损俭测tg训｜大纲（Non－《lestructi飞•etesting-NOTtrainingsyllabuses)

注：<.;tl/Z43414-2023元t院院祖Jj无损梭iJ!I培训IJ大纲<ISO/TS25107:2019,ID'[')

3术语和定义

ISO10878界定的术语和定义适用于本文件。

4红外热成像检测人员

包括热弹性应力祖！I],＠；在内的主I：外热成像检测（TT)的人员应遵守以下l!lf;J<::

a)TT人员应具备充分的位i则知识，包括按照ISO9712和ISO/TS25107确定的热成像检测和

传！，~T.程的基础知识，

blTT人员的视力和辨色能力l1i.符合ISO9712的规定。

5检测环境

5,1检测设备环境

；（.［浪度、？显度和l气压适合险测设备（包括符合ISO10880规定的主l：外热像仪〉工作的环境中逃行检

测．避免被i则对象表而销镑。

为避免因视场份动l刷出现图像筷糊，尽盘避免红外热像仪振动。当红外热｛串仪的振动周期与被wm

对象的力[I载j司J!JJI叫步时．能通过位置；饺正技术减少影响．

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5.2干扰规避

干扰规避的中目：关要求和信息符合ISO10880中的规定。

此外，宵尽最减少被视1］对象除丁基于热惮性效应之外的表面ilil.度变化。例如，尽可能避风以避免气

流'JI起的温度变化。

6楼测设备

6.1配置

检jJl!IJ设备配li'.Yl图1.

｜除了红外热像仪（见图l中标引J字号3）外，检测设备还包括用于主l：外热像仪控制、参考信号处到1、

图像生l：础、图像显示等的计算机〈见医I1111标•JI)字号7）。

当对被i州页。I象施JJfl循环裁荷时．材料试验机（Yi!,图I中标引序号1）应共备按所需波形和频率力n＆辈

的能力．

6.2红外热像仪

红外热｛串仪应符合ISO10880的规定。此外，主l：外热｛串仪的组外测量波长范围宵为3'"'"'~5'"'"'

或8µm~14µm.以i则萤极小的温度变化．红外热像仪的＊ffi；以应在每个Jlfl载周期提供足够的＊ffi数。为

获得检iJi!1J所能的空间分辨力.J!Si.适当设置红外热像仪的镜头视角、有究生像索数以及与被i则对象的距离．

有：使用具备适当混度分辨力的红外热像仪，以获得所需的应力（表面主应力之初〉分辨力。

洼，对于俐．获得lMPa的应力分辨率11：；要约0.001Kii<！温度分辨率．通常．温度分辨率能通过佣像平均等因｛单纯

础米提阿以及使用具有大约0.03K噪声等效温度盖在＜NETD>的红外热像仪．

3

?

6

~~

标引跻号说明，

1一一材斜试验机．

2一一被视1）对象．

3虹外热像仪4

4一一传送交虹外热｛钊义的控制信号－

5一一来~I红外热｛电仪的彼iJ!I信号，

6一一来~I材料试拢。l的参考载何必位移俏号．

7一一带有信号处理单元和ft示器的计'l'HJL:

F一一栽衔．

，一一时间．

图1检测设备配宣图

2

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6.3基于热弹性效应的温度变化检测

使用“温羞成像、技术川~Yi相技术”或其他等效信号处理方法从温度时间序列中tM~il热弹性效应引起

的混皮变化量。

与被i则对象的应力变化同步的参考信号用于执行信号处到l，参考信号应使用来向材料试验机的载

？~i或位移信号（见l~I1中标号II字号们，或从被iJi!1Jj(;t象上安装的J!Si.变计获仰的信号．

法温羞成fg\技术是－种获取主应力之平II变化罔仰的信号处理方法．包括测位敬而温度时段在！最低温度时段的温

皮分布剧像，并绘制－个整体的·温度也闹剧像＼见ISO10878，锁相技术具备在f!lJtI嘀杂的环挠’I＇蜒娘已知

是：£a此信号的能力．该信号包担；也不限于温度．

7检测方法

7.1彼;yig对象

被iJi!1J对象官由被视为均质各向网性线弹性休的材料制成。

被测对象的发射咯J!Si.符合ISO10880的规定。被测对象的表而发射旦在宜均匀并接;iii然体的发射率

1.0.为此，能在材料表面均匀地涂在l:bl.射率大于0.95的黑色眼光涂料l11.f层．｛史阳黑色llJf光涂料还能

减少其他红外辐射i尿在被iJi!~对象我丽的反射．从而有效提高俭iJi!~精疲．

当被i则对象的Jlfl载频率较高和l/llX涂层较原fl才．宜注意涂层我由l自~I，届度变化石等问于被测对象我剧

的混度变化。

在检测聚合物时，边过周砂纸进行均匀的王贯而处理获得与黑色眼光涂层基本相同的效果．

法1发M2在因红外线的i.&艇和涂料的热！柑1m1异．

注2,~且也脱光涂层的挝佬厚j直为20I'm~30pm，通常．使用气溶J&i吸绥在被出＇X>t象七均匀电；1涂2er-黑色!!If.光涂

料乎F.5Hz～30←I芜的1用我频率下的检测结呆不受i出Ii~，

7.2加毅条件

7.2.1加载条件通则

将被i则对正在适当地固定在试验机上后，应对其施加平均值、制值和频率但寇的IE弦循环载衔。力Qi院

时，应使用合适的支撑装置和加我装置，便被iJi!1J对象上各点的主应力之丰ll与载街成比例变化。如果·~条

件~m以实现.9!1J评估检iJi!1Jt古果应汁及被测对象的主应力之和不随载币5成比例变化．

示例：在2个物体接触的情况下接触时积的大小通常根据放前的大小而变化．当接触时帜的大小发生变化时．接

触区域附近主应为之糊的变化与载甜的变化不成＇＂’It,

7.2.2毅衔平均值和帽值

宵：通过设置恒定Jm载频率的同时改变载街平均债和II隔｛商ilH丁初步测量。然后，在随载荷幅｛自变化

的温度归一化值基本但定的范围内选择载衍平均健和中南由主．

然消平均值和1阳值宜在考虑以下ω～c）项后适当设监．

a)设定最小载荷（平均ffi减去。目值得到的载荷）和1最大载衍（平均的加」二峭值得到的载荷）．以避

免被i则对象的任何部分出现明显的屈服、周1111ilX破坏。如果被测对象的一部分'1~可避免地发

生屈服、屈rtA或破坏．贝IJ'.H.考虑；这些因素再评估测量结果．

b)裁街饵｛应设宜足够大．以便能以足够高的分辨率和准确度jJl!IJ.＠；刷热弹性效应引起的温度变化－

c)4主街饵｛应设2立足够小．使最小我荷和最大我荷下被/l!IJ对象在jJl!IJ.＠；区域中的｛立移（刚体位移

和／＂£＆.变形）的差异4二至于过大。如果位移太大以至于无法忽略．使用适当的运动补偿技术。

在这种情况下，有：在评估测量结果时注意运动补偿技术的适用范围。

3

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7.2.3加载频率

保持假定的就荷平均值和0日值．改变JJfl就频率来进行初步测li:t.选择加就频率使jJl!IJhl:温度的变化也

阁和I／戎相对于Jm载频率的相位变化最小，y、l而确定合适的Jm载频率。

力ll裁频率宜在考虑以下a）～c)1§i后适当设置。

a)jJll载频率设置足够大，便被测对象的热传导对温度分布的影响最小，被i则对象处于近绝热

状态．

注f，线弹性体处于绝热状态时．主应力；之剧与b白皮的相位经为180＂（压缩时为o·人栩位桩｜堂皇肖lb180";t;;i昧J/'1能相

lliHi1i计被测对象的热传导对温度分布的影响程度．

注2热传导对被iJ!I对象ilil.Jft分布的t~响程Jf.t与力II缎频冻成反比，与bt~~J芹t%t材抖的导热系数｛热扩散事〉成，l’比．

注3如HI占整个被iJ!J~H庭的主应力之刷的变化是均匀的.~［I)由于热仰性放l且引起的温度变化也变得均匀．从而能忽

’自热传导．

b)设置力H载：以率值．使得红外热像｛立在每个加载周期提供足够的中l!li敏．

c)如果被i娴对象表而涂有｜防腐涂料，』ml＊每Jmi战频率设置为与涂层类别幸fl厚度相对J血的倪。