光吸收玻璃内部缺陷检测方法及检测系统技术方案

本发明专利技术是关于一种光吸收玻璃内部缺陷检测方法及检测系统。所述检测方法包括：1)加热光吸收玻璃试件；根据玻璃组成成分计算光吸收玻璃的理论导热系数；2)检测试件表面的温度分布；根据温度分布确定温度突变区域及其体积尺寸；3)连续测量试件在不同棒长位置的实时温度值；根据热辐射能量、试件的厚度和截面积，计算光吸收玻璃的实际导热系数；4)根据试件表面的温度分布确定内部缺陷的类型；根据温度突变区域的体积尺寸、光吸收玻璃的理论导热系数和实际导热系数确定内部缺陷的材料种类。所解决的技术问题是使光吸收玻璃内部缺陷的检测由事后的破坏性检验变为事前检验，能够及时获知产品质量信息，既可以提高检验效率，又可以节约成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
光吸收玻璃内部缺陷检测方法及检测系统


[0001]本专利技术属于玻璃检测
，特别是涉及一种光吸收玻璃内部缺陷检测方法及检测系统。

技术介绍

[0002]光纤传像元件是由多种玻璃材料制备而成的光学器件，其主要包括光纤的皮层玻璃、芯层玻璃以及光吸收玻璃。光吸收玻璃在光纤传像元件中可以起到吸收光纤间杂散光的作用，从而可以提高光纤传像元件成像的对比度和分辨能力。
[0003]光吸收玻璃在成分设计上都是基于光纤皮层玻璃的体系，再向其中引入着色的金属离子，如，常用的有铁离子、钴离子、镍离子、锰离子、铜离子等。为了实现良好的可见光吸收效果，往往采用多种离子复合着色的方式，以使不同的离子能够针对特定波长的光进行吸收，以及玻璃本体也可以对X射线、紫外光的进行本征光吸收，因此，光纤传像元件中的光吸收玻璃可能存在着非常宽泛的光谱吸收范围。当玻璃中引入的复合着色离子的浓度越大，则玻璃可能因失透而变成了宽光谱的黑体玻璃，甚至于近、中、远红外波段的透过率也显著降低。
[0004]透明的芯玻璃和皮层玻璃可以通过常规的光学、电子学检测手段实现对内部缺陷的检测，从而避免光纤传像元件使用内质尺度不达标的玻璃材料。但是，由于光吸收玻璃存在宽泛的光谱吸收范围，因此无论采用基于X射线、紫外线、可见光，甚至红外线的多种光学检测方法，其均无法适用于光纤传像元件中不透明光吸收玻璃的性能检测，也无法通过传统检测手段筛选不出内质不合格的光吸收玻璃，从而可能导致由于光吸收玻璃存在的内质缺陷而使光纤传像元件的疵病，尤其是气泡和暗点的比例尤其高，使得产品合格率低；另一方面，由于不透明光吸收玻璃缺乏有效的内质检测手段，对光吸收玻璃成分的设计与熔制工艺的优化无法提供性能数据，只能通过事后的终成品检验，或者破坏性检验获取相应数据进行配方及工艺的优化，既浪费成本，又效率低下。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于，提供一种光吸收玻璃内部缺陷检测方法及检测系统，所要解决的技术问题是使光吸收玻璃内部缺陷的检测由事后的破坏性检验变为事前检验，能够及时获知产品质量信息，既可以提高检验效率，又可以节约成本，从而更加适于实用。
[0006]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其包括以下步骤：
[0007]1)加热棒状的光吸收玻璃试件；根据光吸收玻璃的组成成分计算光吸收玻璃的理论导热系数；
[0008]2)检测所述光吸收玻璃试件表面的温度分布；根据试件表面的温度分布确定温度突变区域以及温度突变区域的体积尺寸；
[0009]3)连续测量光吸收玻璃试件在不同棒长位置处的实时温度值；根据热辐射能量、
光吸收玻璃棒试件的厚度和截面积，计算光吸收玻璃的实际导热系数；
[0010]4)根据光吸收玻璃试件表面的温度分布确定内部缺陷的类型；根据温度突变区域的体积尺寸、光吸收玻璃的理论导热系数和光吸收玻璃的实际导热系数确定内部缺陷的材料种类。
[0011]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0012]优选的，前述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其中所述光吸收玻璃试件为圆棒状；圆棒状试件的表面平整，其直径偏差≤0.1mm；或者，所述光吸收玻璃试件为方棒状；方棒状试件的四个侧面为精磨表面且彼此垂直，相邻两个侧面的夹角为89.5
°
～90.5
°
。
[0013]优选的，前述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其中所述温度突变区域的体积尺寸按照下述步骤确定：
[0014]沿着光吸收玻璃试件轴线的方向进行辐射加热，测量内部缺陷沿棒长方向的最长长度为L
z
，截面面积为S
z
；
[0015]沿着光吸收玻璃试件横截面的方向进行辐射加热，测量内部缺陷沿横截面方向的最长长度为L
j
，截面面积为S
j
；
[0016]按照公式V＝(S
j
×
L
z
+S
z
×
L
j
)/2计算温度突变区域的体积尺寸。
[0017]优选的，前述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其中所述根据光吸收玻璃试件表面的温度分布确定内部缺陷的类型具体包括以下步骤：
[0018]沿着光吸收玻璃试件轴线的方向进行辐射加热，通过热像仪获取该方向的检测结果；
[0019]沿着光吸收玻璃试件横截面的方向进行辐射加热，通过热像仪获取该方向的检测结果；
[0020]以光吸收玻璃试件棒长方向的位置为横坐标，以光吸收玻璃试件各位置的温度为纵坐标绘制温度分布曲线；所述温度分布曲线上峰值形状所处的位置存在的内部缺陷为结子缺陷，谷值形状所处的位置存在的内部缺陷为气泡缺陷。
[0021]优选的，前述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其中沿着光吸收玻璃试件轴线的方向进行辐射加热时，所述温度分布曲线的峰值形状或谷值形状的半峰宽等于内部缺陷沿棒长方向的最长长度为L
z
；沿着光吸收玻璃试件横截面的方向进行辐射加热时，所述温度分布曲线的峰值形状或谷值形状的半峰宽等于内部缺陷沿横截面方向的最长长度为L
j
；所述半峰宽按照以下步骤计算：
[0022]取峰值形状或谷值形状实测温度的最高值和最低值，计算二者的平均值；以此平均值为纵坐标，作一条平行于X轴的直线，该直线与温度分布曲线两个交点之间的距离为半峰宽。
[0023]优选的，前述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其中所述根据温度突变区域的体积尺寸、光吸收玻璃的理论导热系数和光吸收玻璃的实际导热系数确定内部缺陷的材料种类具体包括以下步骤：
[0024]a、从数据库中获取内部缺陷可能的材料的导热系数和密度数据；
[0025]b、将所述内部缺陷可能的材料的导热系数和密度数据代入下式中，检验以下等式是否成立；
[0026][0027]式中，λ0表示内部缺陷的导热系数，λ1表示光吸收玻璃的理论导热系数，λ2表示光吸收玻璃的实际导热系数，V表示内部缺陷的体积(单位mm3)，ρ0表示内部缺陷的密度(单位g/mm3)；
[0028]c、若等式不成立，则更换另一种内部缺陷可能的材料，继续执行步骤a和b；若等式成立，则该种内部缺陷可能的材料即被确定为内部缺陷的材料种类。
[0029]本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种光吸收玻璃内部缺陷检测系统，其包括：
[0030]加热单元，用于加热光吸收玻璃试件；
[0031]测试平台，用于放置所述加热单元和所述光吸收玻璃试件；所述测试平台上设置了支架和三维精密机械传动装置；所述支架用于夹持所述光吸收玻璃试件；所述三维精密机械传动装置用于在三维立体空间内调节所述光吸收玻璃试件的位置；
[0032]检测单元，用于检测光吸收玻璃试件表面的温度分布；
[0033]机架，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：1)加热棒状的光吸收玻璃试件；根据光吸收玻璃的组成成分计算光吸收玻璃的理论导热系数；2)检测所述光吸收玻璃试件表面的温度分布；根据试件表面的温度分布确定温度突变区域以及温度突变区域的体积尺寸；3)连续测量光吸收玻璃试件在不同棒长位置处的实时温度值；根据热辐射能量、光吸收玻璃棒试件的厚度和截面积，计算光吸收玻璃的实际导热系数；4)根据光吸收玻璃试件表面的温度分布确定内部缺陷的类型；根据温度突变区域的体积尺寸、光吸收玻璃的理论导热系数和光吸收玻璃的实际导热系数确定内部缺陷的材料种类。2.根据权利要求1所述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其特征在于，所述光吸收玻璃试件为圆棒状；圆棒状试件的表面平整，其直径偏差≤0.1mm；或者，所述光吸收玻璃试件为方棒状；方棒状试件的四个侧面为精磨表面且彼此垂直，相邻两个侧面的夹角为89.5
°
～90.5
°
。3.根据权利要求1所述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其特征在于，所述温度突变区域的体积尺寸按照下述步骤确定：沿着光吸收玻璃试件轴线的方向进行辐射加热，测量内部缺陷沿棒长方向的最长长度为L
z
，截面面积为S
z
；沿着光吸收玻璃试件横截面的方向进行辐射加热，测量内部缺陷沿横截面方向的最长长度为L
j
，截面面积为S
j
；按照公式V＝(S
j
×
L
z
+S
z
×
L
j
)/2计算温度突变区域的体积尺寸。4.根据权利要求1所述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其特征在于，所述根据光吸收玻璃试件表面的温度分布确定内部缺陷的类型具体包括以下步骤：沿着光吸收玻璃试件轴线的方向进行辐射加热，通过热像仪获取该方向的检测结果；沿着光吸收玻璃试件横截面的方向进行辐射加热，通过热像仪获取该方向的检测结果；以光吸收玻璃试件棒长方向的位置为横坐标，以光吸收玻璃试件各位置的温度为纵坐标绘制温度分布曲线；所述温度分布曲线上峰值形状所处的位置存在的内部缺陷为结子缺陷，谷值形状所处的位置存在的内部缺陷为气泡缺陷。5.根据权利要求4所述的光吸收玻璃内部缺陷检测方法，其特征在于，沿着光吸收玻璃试件轴线的方向进行辐射加热时，所述温度分布曲线的峰值形状或谷值形状的半峰宽等于内部缺陷沿棒长方向的最长长度为L
z
；沿着光吸收玻璃试件横截面的方向进行辐射加热时，所述温度分布曲线的峰值形状或谷值形状的半峰宽等于内部缺陷沿横截面方向的最长长度为L
j
；所述半峰宽按照以下步骤计算：取峰值形状或谷值形状实测温度的最高值和最低值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永刚，焦朋，王云，独雅婕，付杨，王久旺，张弦，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：