統被配置以呈現對于 所探測的反射率之間的分別的指示,該分別為以下至少其中之一的分別:從基質多個不同 區域評測的反射率,其中反射率之間的分別指示異常;和在被測試的基質的某區域所觀察 到的反射率和對該被測試的基質的區域所預期的反射率參考值對比,其中所觀察到的反射 率相對反射率參考值的分別指示異常。
[0019] 主動的不相干雜訊幅射源于使用時可提供對被調查的基質的選定的廣角照明,該 主動的不相干雜訊幅射源產生以下至少其一 :(i)毫米波長、(ii)亞毫米波長和(iii)具約 30太赫茲以下頻率的微米波長。
[0020] 在其中一種具體實施例中,該基于處理器的評測系統被配置以:將所述的主動不 相干雜訊幅射源和所述的被動幅射源所產生的從基質的反射率的相對程度作對比;以及如 果在主動和被動幅射源下被評測的反射率的可測量參數的對比產生超過某預定閾值的分 另 1J,則廣生指不,指不基質中有異常存在。
[0021] 該基于處理器的評測系統可被進一步配置以提供對被測試的基質上的層或覆蓋 該基質的涂層的結構完整性的置信度的指示,該指示基于評測穿過該層或涂層的透射率, 該評測是將使用被動幅射源和主動幅射源時所觀察到的反射率頻譜分布之間的分別作對 比。
[0022] 在本發明的又另一方面中,提供了辨識在被層或涂層覆蓋的基質中的結構異常的 探測系統,該探測系統包含:顯像系統,其包括探測器,其被配置以在使用時接收并探測從 被測試的基質散發的電磁頻率,所述探測器被配置以觀察于約30GHz和30THz之間的范圍 內的電磁頻率;以及基于處理器的評測系統,其對顯像系統有反應,該基于處理器的評測系 統被配置以辨識從被測試的基質的所評估的發射率的分別,這是基于在至少兩個測試溫度 中觀察和評測被測試的基質的發射率,兩個測試溫度皆是相對背景溫度不同的;其中如果 發射率的分別超過某預定閾值,處理器則產生輸出,該輸出指示基質內或基質表面上存在 異常。
[0023] 有利地,本發明的實施方案提供探測系統和技術,其運用于從約三十千兆赫 (30GHz)至約30THz的頻帶中自然存在的電磁性幅射照明以可靠地探測出在保護涂層和/ 或絕緣層以下的基質的變形、穿透、孔隙、裂縫、裂紋、銹蝕、解體和脫層。此外,本發明的系 統并不需求探測器或樣本高度準確地對準,這提供了兩方面的好處:i)可快速評估樣本的 CUI或CUP或CUC;和ii)可以相對短的時間調查和評估大的面積。該探測系統并不需求高 精確度的放置,所以其成本亦不高。
[0024] 不相干的毫米波、亞毫米波和太赫茲的測試訊號被用以探測被保護涂層或外層覆 蓋的金屬基質,保護涂層或外層有如漆料或熱絕緣體,其阻擋了對基質直接的檢視。不相干 的測試訊號可為從自然出現的被動幅射源(例如天空)和/或從主動的雜訊幅射源而來 的,該些訊號在往基質的入射角度方面提供了測試訊號的訊號散射和角度上的變化。對基 質的照射允許了區分樣本無銹蝕和有銹蝕的部分,因為從基于金屬的基質的反射率(和發 射率)是高度因變于表面電阻率,其繼而是因變于銹蝕情況。探測器/攝像機被設置以接 收從基質的反射,而關聯的控制系統辨識出不同地反射測試訊號照明的樣本區域,或者對 從參考值的變化作出指示。因此,該些差異代表銹蝕是否存在,甚至代表基質中或其表面上 是否有其它異常存在。
[0025] 對于被調查的基質的自然存在的被動的、不相干的和擴散了的毫米波、亞毫米波 和太赫茲照明允許對樣本沒腐蝕和腐蝕了的部分作出區分。該探測系統支援非破壞性的測 試,實際上還支援現場(不拆解的)測試。
[0026] 各實施方案提供了一系統,其不用被硬性地附接至某參考框架就能從某距離直接 觀察樣本;從現實環境的實際應用方面看,這自由度提供相當大的好處。提供廣角照明的、 擴展的被動幅射源的運用代表了相比現有技術的顯著改進,特別是對于觀察非平面的表面 (如管或直立的管)的顯著改進。
【附圖說明】
[0027] 現將參照【附圖說明】本發明的優選實施方案,在附圖中:
[0028] 圖1示出典型的管道,其包括一層絕緣層;
[0029] 圖2是根據本發明的一優選實施方案的探測方法論的示圖;
[0030] 圖3是根據本發明的一替代實施方案的探測方法論的示圖;
[0031] 圖4表示出相干的幅射源相對圓球形或圓柱型測試基質探測上的限制;
[0032] 圖5是一優選的探測方法論的示圖,其示出使用不相干的、擴展的全向太赫茲幅 射源的效果;
[0033] 圖6是示意圖,其表示出用于辨識在絕緣層下的銹蝕的一優選的探測系統;而
[0034] 圖7示出圖6的⑶I或CUP或⑶C的探測系統的主動幅射源的一實施方案;
[0035] 圖8是在銹蝕評測系統的一優選接收器中的光學傳遞路徑的示圖;
[0036] 圖9示出,于由例如圖6的銹蝕評測系統所觀察的訊號中具貢獻的幅射組分的來 源;
[0037] 圖10和11示出發明的一實施方案的銹蝕探測系統,其在評測在某層下是否存在 銹蝕時運用發射率。
【具體實施方式】
[0038] 圖1示出一典型的管道系統10。管12由基質造成,基質已具有某種銹蝕14,例如 基于鐵的管是會生銹的。管12可于其內部13內載有任何數量的物質(包括油或其它化 學物)并且其內部可有保護涂層覆蓋或者其基質可以由保護涂層在外涂覆,涂層可以是漆 料;或者它們可以是以其它方式由外部絕緣層16保護。在后者方面,層16可以是熱滯物 (thermallagging),其繞著外部套件18的管被固定在位。實際上,絕緣層16可以由兩半 圓部分(16a、16b)實現,它們由外部套件18和某種鎖定機制20協同地夾在一起,鎖定機制 20通過外部套件18作用。技術人員會明白管道系統10的排列以及絕緣層16是如何繞著 管12被固定或以其它方式被施加至(意指附著至)管12。
[0039] 絕緣層16可以是被噴涂的溶液或包括提供抗腐蝕性能的被噴涂的溶液,其于毫 米和微米波長之間是透明的。用于該層(無論是絕緣的還是保護性的還是兩者皆是的)的 典型物料包括凱芙拉-碳纖(Kevlar-carbon)復合材料和塑料。
[0040] 圖2是根據本發明的一優選實施方案的探測方法的示圖。發明人發現了,從天空 而來的背景電磁輻射的選定頻帶(例如毫米、亞毫米波長的,特別是太赫茲范圍波長的)提 供了廣角的幅射源,而當其下射至金屬時,其提供表面的照明,而當由對合適波長敏感的探 測器探測時,其允許對比金屬的相鄰表面區域的反射率。實制上,大部分非金屬物料于毫 米、亞毫米和太赫茲范圍中皆不是完全不透光的,而是具有某程度的透明度的。非金屬物料 的透明度會根據其厚度和其介電損耗正切值而變化,后者本身則會大部分因變于其結構完 整度、純度和含水量。因此,毫米、亞毫米和微米波長能夠穿透絕緣層,并因此能照亮絕緣層 下的金屬。例如,1. 199mm的波長(其額定于250GHz)可向處于一層保護漆料下的金屬表面 提供合理的照明(和經處理的顯像),不過以約0. 300mm的波長(其額定于ITHz)會達致更 好的解晰度,而這些更高的頻率仍可穿透包圍的絕緣層并有較高的表面反射率。其實,反射 率的對比度于較低頻率一般是較差的。已發現較高頻率的穿透度較差,但基質的反射率的 對比度于較高頻率是較好的。
[0041] 電磁頻譜中30GHz至30THz的這范圍對應約十毫米至約十微米的波長范圍。在這 范圍中,具測量自然存在的電磁幅射照明所需的靈敏度的探測器科技是可商購的。這范圍 也大約對應于航空、汽車、石油、天然氣、化工、能源、建筑(包括基建)和船運業中被商業采 用的復合的、絕緣的和保護的基質和層的有用的厚度。優選實施方案的技術和評測系統因 此便可例如查找飛機機翼的損壞和檢查漆料層的品質和深度。該系統可被用于評測船只的 船體(包括內部和外部)、甲板和地板,例如洗手間附近的。儲存缸、壓力容器和運油管道可 被檢查是否有結構變化,用于采油平臺、化工廠和挖鉆機上的其它管道和椿架也是。因此, 本發明于各種基建,包括支撐纜繩和橋梁的評測系統中是可廣泛應用的。
[0042] 現在已了解,在室外環境中,由于幅射源的環境和樣本的環境處于不同溫度中,所 以樣本會自然地被照明。例如,由于外太空的冷的宇宙背景可穿過地球的大氣層被觀察到, 所以天空30是極冷的。圍繞樣本的環境相對天空多半會是較熱的,而這溫差提供了好的被 動照明的條件。
[0043] 被調查的基質可被視為大體上均質的,所以反射率的對比允許銹蝕(或結構異 常)的區域相對具較高的基質完整度的區域被區分從而被辨識。換句話說,發明者們發現 了寬帶雜訊幅射源35 (例如從天空/外太空30的,波長上至約10微米,幅射源溫度為73 開爾文)對基質的主動照明提供了散射于基質表面34上的波長,其中從基質表面34 (于額 定室溫293K)的發射率/反射率36可由合適的攝像機/探測器32探測到。更具體地說, 通過利用電磁頻譜中上述的頻帶中自然出現的廣角照明,可使用被動的'只接收'的攝像機 (如現今容易獲得的那些)將樣本區域顯像。所選的幅射源的的性質使攝像機/探測器32 無須被持于相對樣本特定的距離或定向。此外,所有金屬的反射率皆高度因變于其表面電 阻率,表面電阻率則因變于銹蝕的狀態,所以優選實施方案的技術可用于辨識樣本不同地 反射照明的區域,從而表示基質中或基質上有沒有銹蝕(或其它異常,如本文所述)。
[0044] 更具體地,在戶外環境的情況下優選實施方案的樣本照明原理的結果是,