基于熱成像的薄型材料熱擴(kuò)散率快速無(wú)損檢測(cè).pdf

1、熱擴(kuò)散率是表征材料內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的重要熱物性參數(shù)，對(duì)其準(zhǔn)確測(cè)量，對(duì)于了解材料導(dǎo)熱性能有重要意義。閃光法、周期熱流法等傳統(tǒng)測(cè)量方法原理一般是通過(guò)構(gòu)建特定的導(dǎo)熱模型，包括導(dǎo)熱微分方程、邊界條件和初始條件，求取微分方程解析解以確定材料熱擴(kuò)散率值。為使測(cè)量準(zhǔn)確，往往需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)條件包括熱激勵(lì)、邊界等以及對(duì)材料外形尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制，使導(dǎo)熱模型貼近理論分析。
　　針對(duì)傳統(tǒng)熱擴(kuò)散率測(cè)量方法對(duì)熱激勵(lì)、邊界和試樣尺寸有嚴(yán)格

2、要求等局限。本文提出設(shè)想：對(duì)導(dǎo)熱微分方程中的微分項(xiàng)進(jìn)行估測(cè)，將求取微分方程解析解轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程求解以確定熱擴(kuò)散率值，并從以下三個(gè)方面對(duì)設(shè)想進(jìn)行驗(yàn)證性研究。
　　首先，從導(dǎo)熱模型理論研究入手提出基于二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型的測(cè)量原理：采用熱成像技術(shù)觀測(cè)受激光激勵(lì)引起的材料表面溫度場(chǎng)變化，將溫升數(shù)據(jù)通過(guò)曲線擬合對(duì)導(dǎo)熱微分方程中的微分項(xiàng)進(jìn)行估測(cè)，將求取微分方程解析解轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程求解。
　　其次，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)COMSOL仿真軟件對(duì)

3、測(cè)量方法基本原理的正確性，以及理論模型的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)H62黃銅和304不銹鋼材料的實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，考察測(cè)量方法實(shí)際測(cè)量效果。
　　最后，關(guān)于薄型材料厚度適用范圍問(wèn)題，對(duì)測(cè)量方法作補(bǔ)充研究，提出測(cè)量方法可適用的特征條件。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分析在不同模型厚度條件下，傳熱距離和激勵(lì)時(shí)間對(duì)特征條件的影響以及信噪比問(wèn)題。并對(duì)SUS321不銹鋼材料進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)被測(cè)材料厚度的適用范圍有定量的認(rèn)識(shí)。
　　本文提出設(shè)想，并