熒光滲透檢測中黑白光照度測量的相關(guān)因素

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（中航工業(yè)北京航空材料研究院，北京 100095）

熒光滲透檢測所用的熒光滲透液中含有熒光物質(zhì)，只有在黑光或長波紫外線（也稱UV－A，波長315～400 n m）照射下，缺陷顯示處才能發(fā)出明亮的熒光顯示。

在檢測過程中，采用專業(yè)光源獲得黑光用于檢測熒光顯示，但對黑光燈釋放的黑光輻照度及其白光照度都應(yīng)有嚴格要求。當黑光光源不符合要求時，便要更換燈泡。

圖1為同一五點試塊在不同黑光照度下的顯示情況。黑光輻照度合格時缺陷顯示明亮，如圖1（a）所示；黑光輻照度不合格時缺陷顯示暗淡，如圖1（b）所示。因此準確測量并監(jiān)控黑光照度及白光照度在日常生產(chǎn)中有著重要的意義［1－2]。

圖1 黑光照度不同狀態(tài)時的顯示情況

目前國內(nèi)外客戶引用的檢測標準不同，導(dǎo)致對測量的距離、測量所得數(shù)值有所差異，如表1所示。隨著檢測任務(wù)量的不斷增加，黑光輻照度及白光照度的日常監(jiān)控難度以及工作量也大大加重。

表1 不同標準對黑光及白光照度的要求

通過試驗研究，提高黑光輻照度及白光照度測量的有效性，可以滿足不同客戶要求、降低工作量，保證熒光滲透檢測的質(zhì)量控制［3]。

1 黑白光照度測量試驗

1.1 影響黑白光照度測量因素分析

在日常的黑白光照度測量工作中，影響測量一致性和準確性的因素有很多，如測量距離未固定，黑光輻照度與白光照度計探頭的位置未固定，電壓不穩(wěn)，測量人員的經(jīng)驗，測量儀器的靈敏度等。以上諸多影響因素均對測量結(jié)果有一定的影響，但哪些因素是主要因素，需要通過試驗來確定。

經(jīng)分析將測量距離未固定，黑光輻照度與白光照度計探頭的位置未固定和電壓不穩(wěn)確定為影響測量穩(wěn)定性的主要原因。

（1）測量距離影響因素確定。在測量黑光輻照度時，對位置有不同距離的要求?，F(xiàn)以距離黑光燈38 cm處所測黑光輻照度為例檢查測量時的實際持燈高度，如圖2所示。由圖2可知，隨著測量距離的變化，黑光輻照度值也隨之明顯變化。

圖2 測量高度與黑光輻照度的關(guān)系

（2）燈與探頭的位置關(guān)系。調(diào)整探頭和黑光燈的距離，查看黑光輻照度的數(shù)據(jù)變化情況，如圖3（a），（b）所示，燈與探頭的位置關(guān)系變化對黑光輻照度值的影響非常明顯，只要距離稍有相差所測得的數(shù)值就有較大的差別。

圖3 不同位置下黑光照度的變化情況

（3）電壓不穩(wěn)對黑光輻照度測量的影響。黑光燈輸出的功率與施加的電壓有一定的關(guān)系，電壓過高會使其壽命下降，電壓過低則得不到理想的輸出功率，且現(xiàn)場已經(jīng)配有穩(wěn)壓電源，因此綜合（1）和（2）中的試驗可確定電壓不穩(wěn)對黑光輻照度測量的影響不大。

1.2 制定改進方案

針對以上試驗確定了測量探頭與黑光燈之間的距離和位置是影響測量結(jié)果的主要因素，因此需要解決此類問題。

（1）設(shè)計適合墊塊固定測量距離。現(xiàn)場用黑光燈的底座距黑光燈濾波片距離為26 cm，故設(shè)計一高12 cm，長度與燈座相等的墊塊，如圖4所示。然后進行黑光強度測量，如表2所示。測量員A的重復(fù)性為8÷10＝80%，測量員B的重復(fù)性為9÷10＝90%，總重復(fù)性為17÷20＝85% ，再現(xiàn)性為5÷10＝50%。

圖4 采用墊塊解決測量距離問題

表2 采用墊塊后的測量數(shù)據(jù)

（2）固定測量探頭位置以確定黑光輻照度最大值區(qū)域。利用探頭找出每臺燈的最大黑光輻照度的位置并做好標記，以后每次測量則根據(jù)標記擺放探頭，如圖5所示。測量高度、燈與探頭固定后黑光測量數(shù)據(jù)如表3所示，測量高度、燈與探頭固定后，測量員A的重復(fù)性為10÷10＝100%，測量員B的重復(fù)性為10÷10＝100%。總重復(fù)性為20÷20＝100%，再現(xiàn)性為10÷10＝100%。

圖5 確定照度最大值區(qū)域

1.3 改進和討論

試驗數(shù)據(jù)證明經(jīng)過改良后的黑白光照度測量系統(tǒng)，其測量的一致性已達到100%，測量時間縮短了62.5%。但通過分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)測量高度、燈與探頭固定后燈頭未與桌面垂直，實際測量距離增加了3 cm，導(dǎo)致了測量所得值瀕臨最低值，測量準確性受到影響，如圖6所示。

表3 測量高度、燈與探頭固定后黑光測量數(shù)據(jù)

圖6 燈頭不垂直引起測量距離的差異

為了徹底解決這一問題，并結(jié)合之前的改良成果制造了一個黑白光照度測量裝置。該裝置整體由有機玻璃組成，測量區(qū)域貼有黑色貼膜用來降低測量白光時的反射情況，測量裝置整體由高度探頭定位和燈頭固定兩部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖7（a），（b）所示?，F(xiàn)場測量效果如圖8所示。

2 結(jié)論

（1）在進行黑光輻照度與白光照度測量時，探頭與黑光燈的距離和位置是影響測量一致性和重復(fù)性的主要因素。

（2）為了保證黑光輻照度與白光照度測量的穩(wěn)定性，需要使用固定測量距離和位置的專用工裝。

（3）利用黑白光測量裝置后，黑光輻照度與白光照度測量的一致性和重復(fù)性均達到了100%。

圖7 黑白光照度測量裝置結(jié)構(gòu)圖

圖8 黑白光照度現(xiàn)場測量裝置

［1]李慧娟，朱芳鎮(zhèn)，匡海，等.熒光滲透檢測黑光燈有效輻照范圍的校驗方法［J].無損檢測，2010，32（2）：146－148.

［2]屠耀元，曹文罡.紫外燈性能測試比較［J].無損檢測，2008，30（11）：847－849.

［3]戴雪梅，蘇清風(fēng)，朱曉星.熒光滲透檢測在航空發(fā)動機研制階段的應(yīng)用［J].鑄造，2011，60（10）：994－997.