Quantitative analysis and defect assessment using infrared thermographic approaches

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αφορά στη διερεύνηση της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας διαφορετικών προσεγγίσεων ενεργητικού θερμογραφικού ελέγχου για τη λήψη αποτελεσμάτων σε σχέση με τον ποιοτικό έλεγχο υποεπιφανειακών περιοχών ενδιαφέροντος και την ανάκτηση πληροφοριών για τον ποσοτικό χαρακτηρισμό τους.Κατά την εκτέλεση ενός ενεργητικού θερμογραφικού ελέγχου, το υπό εξέταση σώμα διεγείρεται θερμικά με τη χρήση μιας εξωτερικής πηγής ενέργειας και κατά τη διάχυση της θερμότητας στο εσωτερικό του, η χωρική και χρονική μεταβολή της επιφανειακής θερμοκρασίας καταγράφονται σε μια ακολουθία θερμικών εικόνων. Η ερμηνεία και η ανάλυση των αποτελεσμάτων βασίζεται στον εντοπισμό επιφανειακών θερμοκρασιακών διαφορών, ενώ πρόσφατες εξελίξεις στην ανάλυση θερμογραφικών δεδομένων επιτρέπουν την παρακολούθηση του φαινομένου αυτού, μελετώντας διαφορετικές πληροφοριακές παραμέτρους από αυτή της μεταβολής της θερμοκρασίας.Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη δύο διαφορετικών ενεργητικών θερμογραφικών τεχνικών, διερευνώντας την αποτελεσματικότητα τους ως αυτόνομες τεχνικές ελέγχου, παρέχοντας έτσι έναν ολοκληρωμένο χαρακτηρισμό του υπό εξέταση στόχου μέσω της ποιοτικής και ποσοτικής αποτίμησης του. Συγκεκριμένα, πολύστρωτα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ανθρακονήματα, εξετάστηκαν με την τεχνική της Παλμικής Θερμογραφίας για την ανίχνευση εσωτερικών αποκολλήσεων και την εκτίμηση του βάθους στο οποίο αυτές βρίσκονται. Στη συνέχεια, ο ενεργητικός θερμογραφικός έλεγχος εφαρμόστηκε με την τεχνική καταγραφής της σταδιακής πτώσης της θερμοκρασίας για την ανίχνευση επικαλυμμένων με επίχρισμα ψηφιδωτών και την ανάκτηση ποσοτικών πληροφοριών όσον αφορά τη θέση της ψηφοθετημένης επιφάνειας, το πάχος του στρώματος ψηφίδων και τον έμμεσο χαρακτηρισμό του υλικού κατασκευής αυτών, μέσω της εκτίμησης των θερμικών ιδιοτήτων τους. Η ποσοτική προσέγγιση πραγματοποιήθηκε μέσω αποκλειστικά πειραματικών αποτελεσμάτων στην πρώτη περίπτωση, ενώ η ανάκτηση ποσοτικών πληροφοριών στην δεύτερη περίπτωση περιελάμβανε την παράλληλη διεξαγωγή υπολογιστικών και πειραματικών διερευνήσεων, με στόχο τη συσχέτιση των ανακτώμενων αποτελεσμάτων.Το γενικό συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι ο ενεργητικός θερμογραφικός έλεγχος μπορεί να εφαρμοστεί επιτυχώς στην αποτίμηση της δομικής ακεραιότητας υλικών και κατασκευών, παρέχοντας ενισχυμένη ανιχνευσιμότητα σε εσωτερικές ατέλειες και ικανοποιητικές εκτιμήσεις για τον ποσοτικό χαρακτηρισμό τους.