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Mit dem TLIM von Winterthur Instruments und einer IR-Kamera von Optris können mittels LockIn-Thermografie unter einer beschichteten Oberfläche verborgene Delaminationen oder Materialeinschlüsse aufgespürt und abgebildet, sowie Schwankungen der Schichtdicke ermittelt werden.
Oben: Ausgangsseite des TLIM mit Anschlüssen für Halogenscheinwerfer und IR-Kamera Unten: Delaminationen in einem CFK- Bauteil (dunkle Stellen)
. Anwendungsmöglichkeiten des TLIM
Anwendungsbeispiel
Im Phasenbild ist die Enthaftung noch deutlicher zu erkennen.
. Funktionsbeschrieb:
Das TLIM arbeitet nach dem Verfahren der aktiven Thermografie (LockIn-Thermografie), einem zerstörungsfreien, bildgebenden Prüfverfahren und dient der Untersuchung von beschichteten Oberflächen. Es macht unter der Oberfläche verborgene Materialfehler oder Defekte ortsaufgelöst sichtbar. Das Untersuchungsobjekt wird dabei periodisch mit dem sichtbaren , rechteckförmig modulierten Licht eines Halogenscheinwerfers oberflächlich geringfügig erwärmt, wodurch eine Wärmewelle erzeugt wird, die in das Messobjekt eindringt. Die Wärmewelle wird von thermischen Hindernissen beeinflusst, wie z.B. Materialeinschlüssen, Delaminationen oder Schwankungen in der Schichtstärke der Beschichtung des Untersuchungsobjekts. Diese thermischen Hindernisse beeinflussen die Temperaturdynamik auf der Oberfläche des Untersuchungsobjekts, welche mit einer IR-Kamera bildgebend erfasst wird. Die von der IR-Kamera erfassten Daten werden in der Software in ein Amplituden- und ein Phasenbild umgerechnet.
Im Gegensatz zur Amplitude ist die Phasenverschiebung des modulierten Wärmetransports weitgehend unabhängig von Inhomogenitäten der Beleuchtung, dem optischen Absorptions- sowie dem infraroten Emissionsvermögen. Sie hat ausserdem annähernd eine doppelt so grosse Tiefenreichweite wie die Amplitude.
Der praxisrelevante Vorteil des Phasenbildes liegt folglich darin, dass nur die thermischen Strukturen von Grenzflächen oder Defekten abgebildet und somit Rückschlüsse auf Defekttiefe getroffen werden können, da der Phasenwinkel vom Laufweg der thermischen Welle abhängt. Die Tiefenreichweite ist dabei über die Modulationsfrequenz einstellbar und von dem zu untersuchenden Material bzw. von dessen thermischen Eigenschaften abhängig: Je niedriger die Modulationsfrequenz gewählt wird, desto höher ist die "thermische Eindringtiefe". Diese Frequenzabhängigkeit ermöglicht eine tiefenaufgelöste Detektion von verborgenen bzw. unterhalb der Oberfläche liegenden Strukturen.
. Vorteile:
.
Neues Messgerät Tracer:
<<< Beschrieb downloaden pdf >>>
An der Berner Fachhochschule / Hochschule der Künste Bern wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Winterthur Instruments im Rahmen eines von nbn Elektronik AG unterstützten KTI-Forschungsprojektes ein neues Messgerät entwickelt, der sog. Tracer. Der Tracer ist eine Weiterentwicklung des TLIM und verfügt gegenüber diesem über eine Vielzahl an neuen Auswertungswerkzeugen. Da an den Tracer nun unterschiedlichste Wärmequellen für die thermische Anregung des Untersuchungsobjektes angeschlossen werden können (z.B. leistungsstarke Halogenscheinwerfer, elektrische Wärmestrahler, Heizlüfter, etc.), eröffnen sich zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten. Der Tracer ist neben industriellen Anwendungen insbesondere auch für die Untersuchung von Kunst und Kulturgut geeignet.
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