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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(cè)所用的熒光滲透液中含有熒光物質(zhì)，只有在黑光或長(zhǎng)波紫外線（也稱UV－A，波長(zhǎng)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(cè)過(guò)程中，采用專業(yè)光源獲得黑光用于檢測(cè)熒光顯示，但對(duì)黑光燈釋放的黑光輻照度及其白光照度都應(yīng)有嚴(yán)格要求。當(dāng)黑光光源不符合要求時(shí)，便要更換燈泡。

圖1為同一五點(diǎn)試塊在不同黑光照度下的顯示情況。黑光輻照度合格時(shí)缺陷顯示明亮，如圖1（a）所示；黑光輻照度不合格時(shí)缺陷顯示暗淡，如圖1（b）所示。因此準(zhǔn)確測(cè)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(shí)的顯示情況

目前國(guó)內(nèi)外客戶引用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不同，導(dǎo)致對(duì)測(cè)量的距離、測(cè)量所得數(shù)值有所差異，如表1所示。隨著檢測(cè)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)黑光及白光照度的要求

通過(guò)試驗(yàn)研究，提高黑光輻照度及白光照度測(cè)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(cè)的質(zhì)量控制［3]。

1 黑白光照度測(cè)量試驗(yàn)

1.1 影響黑白光照度測(cè)量因素分析

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

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

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

圖2 測(cè)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(duì)黑光輻照度值的影響非常明顯，只要距離稍有相差所測(cè)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(duì)黑光輻照度測(cè)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(guò)高會(huì)使其壽命下降，電壓過(guò)低則得不到理想的輸出功率，且現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)配有穩(wěn)壓電源，因此綜合（1）和（2）中的試驗(yàn)可確定電壓不穩(wěn)對(duì)黑光輻照度測(cè)量的影響不大。

1.2 制定改進(jìn)方案

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

（1）設(shè)計(jì)適合墊塊固定測(cè)量距離?，F(xiàn)場(chǎng)用黑光燈的底座距黑光燈濾波片距離為26 cm，故設(shè)計(jì)一高12 cm，長(zhǎng)度與燈座相等的墊塊，如圖4所示。然后進(jìn)行黑光強(qiáng)度測(cè)量，如表2所示。測(cè)量員A的重復(fù)性為8÷10＝80%，測(cè)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(cè)量距離問(wèn)題

表2 采用墊塊后的測(cè)量數(shù)據(jù)

（2）固定測(cè)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(tái)燈的最大黑光輻照度的位置并做好標(biāo)記，以后每次測(cè)量則根據(jù)標(biāo)記擺放探頭，如圖5所示。測(cè)量高度、燈與探頭固定后黑光測(cè)量數(shù)據(jù)如表3所示，測(cè)量高度、燈與探頭固定后，測(cè)量員A的重復(fù)性為10÷10＝100%，測(cè)量員B的重復(fù)性為10÷10＝100%?？傊貜?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(jìn)和討論

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

表3 測(cè)量高度、燈與探頭固定后黑光測(cè)量數(shù)據(jù)

圖6 燈頭不垂直引起測(cè)量距離的差異

為了徹底解決這一問(wèn)題，并結(jié)合之前的改良成果制造了一個(gè)黑白光照度測(cè)量裝置。該裝置整體由有機(jī)玻璃組成，測(cè)量區(qū)域貼有黑色貼膜用來(lái)降低測(cè)量白光時(shí)的反射情況，測(cè)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。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量效果如圖8所示。

2 結(jié)論

（1）在進(jìn)行黑光輻照度與白光照度測(cè)量時(shí)，探頭與黑光燈的距離和位置是影響測(cè)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(cè)量的穩(wěn)定性，需要使用固定測(cè)量距離和位置的專用工裝。

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

圖7 黑白光照度測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖

圖8 黑白光照度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置

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

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

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