Тепловизионное оборудование и тепловой контроль

Цель статьи вкратце изложить основы тепловизионного метода диагностики и неразрушающего контроля, связанного с исследованием температурных (тепловых) полей объектов контроля. Подобно другим прикладным областям знания, тепловые методы контроля представляют собой комплексную научно-техническую дисциплину, включающую элементы материаловедения, теории теплопередачи, теории теплового излучения, проектирования оптоэлектронных устройств, обработки изображений, статистической обработки данных и теории принятия решений. Все эти вопросы необходимы для получения законченного представления о современном состоянии и перспективах развития теплового контроля (ТК).

Актуальность теплового контроля обусловлена рядом факторов. За прошедшие два десятилетия произошли принципиальные изменения технической базы ТК. Во-первых, на рынке появились портативные неохлаждаемые измерительные тепловизоры, что существенно расширило возможности инфракрасных (ИК) съемок в задачах ТД. Во-вторых, сочетание мощных импульсных нагревателей и компьютерных термографических систем, работающих в реальном времени, позволило исследовать быстрые тепловые процессы, имеющие место, например, при испытаниях высокотеплопроводных металлов и тонких металлических/неметаллических покрытий. В течение коротких интервалов времени диффузия тепла не успевает сгладить температурные градиенты, возникающие в объеме контролируемого тела, поэтому качество ИК термограмм приближается к изображениям, которые получают с помощью радиационных, УЗ и других методов НК, основанных на принципе прямолинейного распространения физических носителей информации. В-третьих, на фоне ошеломляющего прогресса компьютерной техники стало возможным разрабатывать и практически применять такие процедуры испытаний, которые требуют значительных вычислительных усилий; в частности, сюда относятся задачи тепловой дефектометрии, использующие решения обратных задач математической физики. Наконец, вхождение стран бывшего СССР в мировую экономику позволило приблизить российские достижения 70 - 80-х годов прошлого века в области ТК, носившие в значительной степени теоретический (умозрительный) характер, к высоким западным технологиям и превратить тепловизионный контроль в истинно интернациональную дисциплину.

С учетом вышеуказанных факторов, очевидно, что монография автора по данной тематике, датированная 1984 г., не может удовлетворить запросы нового поколения отечественных исследователей. Справочник по тепловому и инфракрасному контролю, изданный в 2001 г. Американским обществом неразрушающего контроля (ASNT) и доступный в силу языка лишь ограниченному кругу российских исследователей, написан большой группой авторов из различных стран, что обусловило неоднородную и зачастую чрезмерно упрощенную форму изложения, не говоря о неизбежной в таких случаях тавтологии. Аналогичным недостатком страдает монография, написанная другим интернациональным коллективом. Среди англоязычных изданий по ТК следует выделить две монографии, опубликованные профессором Университета Лаваля (Канада) К. Малдагом, однако содержание и стиль изложения этих книг более соответствует менталитету западных специалистов-термографистов, нежели российских исследователей, склонных к глубокой теоретической проработке задач НК. Недавно опубликованные в России брошюры С.А. Бажанова, В.П. Вавилова и А.Г. Климова, а также В.П. Вавилова и А.Н. Александрова, затрагивают лишь отдельные аспекты тепловизионной ТД, а вышедшее в 2002 г. научно-методическое пособие по ТК материалов и изделий О.Н. Будадина с соавторами отражает преимущественно научные интересы авторов и не охватывает теплофизические основы ТК, а также многие практические применения ИК термографии.