موضوع مقاله: ترموگرافی فعال | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ترموگرافی فعال | مقدمه: ترموگرافی فعال یک روش پیشرفتهٔ آزمون‌های غیرمخرب است که در آن از اندازه‌گیری ترموگرافیکِ پاسخ حرارتی یک مادهٔ تحت آزمون، پس از اعمال یک برانگیختگی خارجی، استفاده می‌شود. | ## بخش 1: ترموگرافی فعال | این معیار را می‌توان برای آزمون غیرمخرب فروسرخ (IRNDT) مواد به‌صورت غیرلمسی نیز به‌کار گرفت. شیوه IRNDT بر محور برآشفتگی ماده تحت آزمون توسط یک منبع بیرونی است؛ منبعی که مقداری انرژی را به ماده منتقل می‌کند. این برآشفتگی باعث ایجاد پاسخ حرارتی در ماده تحت آزمون می‌شود که توسط یک دوربین فروسرخ اندازه‌گیری می‌گردد. با به‌کارگیری ترکیب مناسبی از منبع برآشفتگی، شیوه برآشفتگی، دوربین مادون قرمز و شیوه سنجش، می‌توان داده‌هایی درمورد نواقص سطحی و زیرسطحی ماده؛ مورد آزمون یا ناهمگنی‌های موجود در آن به دست آورد. سیستم‌های ترموگرافی نوین مجهز به دوربین‌های فروسرخ با سرعت و حساسیت زیاد، قابلیت روش بازرسی را افزایش می‌دهند. قابلیت ماژولار این سیستم‌ها امکان بهره‌برداری از آنها را در کاربردهای تحقیق و توسعه و همچنین در خطوط تولید پیشرفته صنعتی مدرن فراهم می‌کند. آزمون غیرمخرب با استفاده از ترموویژن بر روی قطعات می‌تواند بر طیف وسیعی از مواد مختلف انجام شود. بازرسی ترموگرافی مواد را می‌توان به عنوان روشی از عیب‌یابی فروسرخ در نظر گرفت که قادر به آشکارسازی نواقص مواد مانند ترک‌ها، معایب، حفره‌ها، فضاهای تهی و سایر ناهمگنی‌ها است. آزمون ترموگرافی می‌تواند بر روی قطعات منفرد در آزمایشگاه یا به‌طور مستقیم بر روی تجهیزات فناوری که در حال بهره‌برداری هستند، انجام شود. نظریه ترموگرافی فعال از یک منبع بیرونی برای برانگیختن جسم مورد اندازه‌گیری استفاده می‌کند، به این معنا که انرژی به جسم وارد می‌شود. جسم مورد اندازه‌گیری می‌تواند به‌طور مستقیم توسط یک منبع بیرونی گرم شود، برای مثال با استفاده از چراغ‌های هالوژن یا هوای داغ. راه دیگر استفاده از فرآیندهای ترموفیزیکی در ماده است؛ که در آن انرژی مکانیکی یا الکتریکی به دلیل وجود عیوب و ناهمگنی‌ها به انرژی حرارتی تبدیل می‌شود که اختلافات دمایی ایجاد شده بر سطح جسم توسط تکنیک‌های فروسرخ مانند برانگیختگی با امواج فراصوت (اولتراسوند)شناسایی می‌گردد. روش‌ها شیوه‌های متعددی برای ترموگرافی فعال در ارزیابی اندازه‌گیری آزمون‌های غیرمخرب توسعه یافته‌اند. انتخاب شیوه‌های سنجش بستگی به کاربرد، منبع برآشفتگی مورد استفاده و نوع برآشفتگی (پالسی، دوره ای، پیوسته) دارد. با این حال، در اغلب موارد استفاده از تکنیک‌های پیشرفته تجزیه و تحلیل لازم و ضروری است. | ## بخش 2: ترموگرافی فعال | مرسوم‌ترین شیوه‌ها شامل تکنیک‌های تحلیل قفل شونده، پالس یا گذرا (ترموگرافی گام به گام) است که در برخی موارد از برآشفتگی پیوسته نیز استفاده می‌شود: ترموگرافی قفل-این (روش برانگیختگی دوره ای). تغییر فاز و دامنه سیگنال اندازه‌گیری شده ارزیابی می‌شود و تجزیه و تحلیل می‌تواند با تکنیک‌های مختلفی انجام شود. این شیوه این مزیت را دارد که می‌توان از آن در سطوح بزرگ استفاده کرد و انرژی حرارتی کمی را به قطعه مورد بازرسی وارد می‌کند. عیب آن زمان اندازه‌گیری طولانی‌تر و وابستگی قابلیت‌های تشخیص به جهت هندسی عیوب (به جز تحریک غیرمستقیم مانند سونوگرافی) است. یک پالس بسیار کوتاه - معمولاً در واحد میلی‌ثانیه - برای تحریک جسم استفاده می‌شود. در اصل، تحریک و ارزیابی مشابه ترموگرافی پالسی است، با این حال، طول پالس بسیار بزرگتر است. برای کاربردهای IRNDT معمولاً از دوربین فروسرخ خنک شده با سرعت بالا و حساسیت زیاد استفاده می‌شود. با این حال، می‌توان از دوربین فروسرخ بولومتریک غیر خنک‌کننده با کاربردهای خاص مورد استفاده کرد. این امر می‌تواند هزینه‌های تهیه سیستم اندازه‌گیری را به‌طور قابل توجهی کاهش دهد. ماژولار، استفاده عمومی از سیستم را برای کاربردهای مختلف صنعتی، علمی و تحقیقاتی ممکن می‌سازد. کاربردها روش IRNDT (آزمون غیرمخرب فروسرخ) برای شناسایی و بازرسی ترک‌ها، نواقص، حفره‌ها، فضاهای تهی و ناهمگنی‌ها در مواد مناسب است، همچنین می‌توان از این شیوه برای سنجش اتصالات جوش خورده قطعات فلزی و پلاستیکی، سنجش سلول‌ها و پنل‌های خورشیدی، شناسایی ساختار درونی مواد و غیره استفاده کرد. مزیت اصلی شیوه IRNDT، قابلیت سنجش مواد متفاوت در طیف گسترده‌ای از کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی است. محدودیت این شیوه، عمق سنجش همراه با ابعاد و جهت عیب یا ترک یا ناهمگنی در ماده می‌باشد. بازرسی اتصالات جوش داده شده با لیزرجوشکاری لیزری پلاستیک‌ها یک فناوری پیشرفته برای اتصال مواد با خاصیت‌های نوری متفاوت است. روش‌های قدیمی برای آزمون کارایی جوش و کیفیت اتصالات جوش - مانند تحلیل میکروسکوپی برش متالوگرافی یا توموگرافی اشعه ایکس - برای اندازه‌گیری‌های روتین مناسب نیستند. | ## بخش 3: ترموگرافی فعال | تحلیل IRNDT پالس دار در بسیاری از موارد می‌تواند با موفقیت برای سنجش جوش مورد استفاده قرار گیرد. تصاویر؛ مثالی از سنجش قطعات پلاستیکی با جوش دارای نقص و با جوش بدون نقص را نشان می‌دهند. فاصله‌های موجود در جوش نقص دار و خط جوش بدون نقص و بدون توقف، هر دو در نتایج تحلیل پالس فلاش IRNDT به وضوح قابل دیدن هستند. بازرسی اتصالات جوش داده شده با لیزرجوشکاری با پرتو لیزر یک فناوری نوین در زمینه جوشکاری ذوبی است. در حال حاضر این شیوه نه تنها در حوزه تحقیقات علمی، بلکه در صنایع متفاوت نیز کاربرد گسترده‌ای دارد و جایگاه خود را تثبیت کرده است. از جمله پرمصرف‌ترین کاربران این فناوری می‌توان به صنعت خودروسازی اشاره کرد که به دلیل نوآوری پی در پی و استوار خود، امکان پیاده‌سازی سریع فناوری‌های پیشرفته را در تولید فراهم می‌کند. مشخص است که جوشکاری لیزی به‌طور گسترده‌ای از طرح‌های مهندسی را بهبود می‌بخشد و به همین دلیل مجموعه ای از محصولات جدید را به ارمغان می‌آورد که پیش تر با روش‌های سنتی قابل تولید نبودند. جوشکاری لیزری قادر است جوش‌های با کیفیت را، چه در ورق‌های بسیار نازک و چه قطعات ضخیم، تولید کند. مواد قابل جوش شامل فولادهای کربنی مرسوم، فولادهای ضدزنگ، آلومینیوم و آلیاژهای آن، مس، تیتانیوم و در نهایت، مواد خاص و ترکیبات آنها هستند. برخلاف شیوه‌های تست غیرمخرب رایج، IRNDT نه تنها بعد از فرایند جوشکاری لیزر، بلکه در حین آن نیز به کار گرفته می‌شود. این امر امکان تصمیم‌گیری در مورد انطباق یا نبود مطابقت قطعه جوش داده با اصول کیفی مشخص شده در حین فرایند تولید فراهم می‌سازد. آزمایش سلول‌های خورشیدی ترموگرافی فعال، به‌ویژه ترموگرافی لاک-این، به‌طور گسترده برای بازرسی سلول‌های خورشیدی به کار می‌رود. با وجود اثربخشی این روش، ترموگرافی لاک-این اغلب نیازمند تماس فیزیکی با سلول خورشیدی برای اعمال برانگیختگی است. روش‌های رایجی همچون ترموگرافی لاک-این با تابش نوری (ILIT) و ترموگرافی لاک-این با ولتاژ مدار بازِ تحت تابش (VOC-ILIT) برای بررسی نقص‌ها یا مشکلاتی مانند شنت‌های اهمی، ترک‌ها، مدار باز یا اتصال کوتاه، و تخریب در مواد فتوولتائیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. | ## جمع‌بندی | ترموگرافی پالسی نیز به عنوان روشی جایگزین و بدون تماس در حال بررسی است که زمان بازرسی را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد؛ با این وجود، معمولاً حساسیت کمتری نسبت به روش ILIT دارد.