瞬态温度场红外分析检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-28  

瞬态温度场红外分析检测基于红外热成像技术与动态数据采集系统,实现对目标对象温度场随时间变化过程的精准记录与定量分析。检测涵盖热扩散特性、缺陷定位、相变行为等核心参数,适用于材料研发、电子设备散热、能源设备运维等领域,为热管理设计与性能优化提供科学依据。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

温度分布动态采集:实时记录目标区域在时间序列上的二维温度分布数据,反映热传导过程的动态特征。具体检测参数:空间分辨率≤0.5mm,时间分辨率≥100Hz,温度测量精度±0.5℃。

热扩散率测量:通过瞬态加热激励,结合红外热像数据反演材料的热扩散系数。具体检测参数:测试温度范围-50℃~1000℃,厚度方向测量深度5μm~5mm,误差范围±3%。

表面发射率校准:针对不同材料表面特性,通过黑体辐射源对比校准其红外发射率值。具体检测参数:光谱范围2~14μm,校准精度±0.02,适用材料包括金属、陶瓷、聚合物等。

瞬态热流密度计算:基于红外热像的时间序列数据与热传导模型,计算材料表面或界面的瞬态热流密度分布。具体检测参数:热流密度测量范围0.1~1000kW/m²,时间分辨率≤1ms。

缺陷区域温度异常识别:通过红外热像的温度对比分析,定位材料内部或表面的缺陷(如脱粘、空洞、裂纹)。具体检测参数:最小可检测缺陷尺寸0.1mm×0.1mm,缺陷与基体温差识别阈值≥1℃。

多场耦合下温度响应分析:在温度、应力、电磁等多物理场耦合作用下,监测目标对象的温度场演化规律。具体检测参数:支持同步采集温度、应变、电场强度等参数,采样频率≥1kHz。

相变过程温度-时间曲线记录:捕捉材料在相变(如熔化、凝固、结晶)过程中的温度随时间变化特征。具体检测参数:温度测量范围-200℃~2000℃,时间分辨率≤0.1s,可识别相变潜热引起的温度平台。

绝热温升速率测定:在绝热条件下,测量材料因内部反应或吸热/放热过程导致的温度上升速率。具体检测参数:温度测量精度±0.2℃,时间分辨率≤1s,适用体系包括电池充放电、化学反应等。

热界面材料接触热阻评估:通过红外热像分析热界面材料(TIM)与接触表面的接触状态,计算接触热阻值。具体检测参数:接触热阻测量范围1×10⁻⁶~1×10⁻³m²·K/W,空间分辨率≤10μm。

高温瞬态氧化起始温度检测:在高温环境中,通过红外热像监测材料表面因氧化反应产生的温度异常,确定氧化起始温度。具体检测参数:最高测试温度1500℃,温度分辨率±1℃,氧化诱导时间测量精度±5s。

微纳结构表面温度梯度测量:针对微米级或纳米级结构的表面,实现高空间分辨率的温度梯度分析。具体检测参数:横向空间分辨率≤5μm,纵向分辨率≤1μm,温度梯度测量精度±0.1℃/μm。

检测范围

复合材料:碳纤维增强树脂基复合材料、陶瓷基复合材料、玻璃纤维增强塑料等,用于评估其热传导均匀性及缺陷对温度场的影响。

电子器件:功率半导体模块、LED芯片、集成电路封装等,检测其在工作状态下的瞬态热分布及散热性能。

能源设备:光伏组件、风电叶片、燃料电池双极板等,分析其在环境载荷下的温度场变化及热应力分布。

航空航天部件:发动机涡轮叶片、航天器热防护系统、航空发动机燃烧室等,评估高温极端环境下的瞬态热响应特性。

建筑材料:相变储能材料、隔热涂料、节能玻璃等,测试其在昼夜温差或火灾场景下的温度演化规律。

工业管道:高温换热管道、石油化工管道、核反应堆冷却管道等,监测内部流体流动引起的壁面瞬态温度分布。

新能源电池:锂电池电芯、超级电容器、太阳能电池等,分析充放电过程中的内部温度场分布及热失控风险。

生物医学材料:组织工程支架、人工关节涂层、生物降解材料等,研究其与生物体接触时的表面温度响应。

光学元件:红外窗口片、激光晶体、光学镜头镀膜等,检测温度变化对光学性能的影响及热致应力分布。

轨道交通部件:制动盘、受电弓滑板、高铁车轮等,评估高速运行或制动过程中的瞬态温度场及热疲劳特性。

检测标准

ASTM E1361-14:使用瞬态平面热源法测定材料的热扩散率和热导率的标准试验方法。

ISO 18203:2015:红外热成像检测方法通则,规定了红外热像仪的性能要求及检测流程。

GB/T 32064-2015:建筑材料瞬态热响应测试方法,适用于墙体、屋顶等建筑构件的热性能评估。

ASTM D7984-16:聚合物基复合材料热扩散率测试的标准试验方法,采用激光闪射法与红外热像结合技术。

ISO 22007-2:2015:塑料热导率的测定第2部分:瞬态平面热源法,规定了热导率和热扩散率的测试步骤。

GB/T 10295-2008:绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法,涉及稳态与瞬态热阻的关联分析。

ASTM E3078-16:红外热像仪校准规范,明确了温度测量精度、空间分辨率等关键参数的校准方法。

IEC 61249-2-21:2013:印刷板及多层板基材第2-21部分:包覆或未包覆增强基材规范,涉及高温下的瞬态热性能测试。

GB/T 2680-1994:建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定,包含温度场对光学性能影响的附加测试要求。

ASTM E1461-13:使用激光闪射法测定材料热扩散率和热导率的标准试验方法,适用于金属、陶瓷等材料的高温瞬态测试。

检测仪器

高分辨率制冷型红外热像仪:采用碲镉汞(MCT)或量子阱红外探测器(QWIP),光谱范围3-5μm或8-14μm,像素分辨率640×512或1280×1024,帧频最高200Hz,用于瞬态温度场的二维可视化采集与温度数据量化。

瞬态热流传感器:基于温差电堆或热电偶阵列,响应时间≤1ms,测量范围0.1~1000kW/m²,用于局部热流密度的实时监测与红外热像数据的互补分析。

多通道同步数据采集系统:支持16位或24位模数转换,采样频率≥1MHz,可同步采集红外热像视频、热流密度、温度传感器信号等多类型数据,确保时间同步精度≤10μs。

黑体辐射源:温度范围-50℃~1500℃,发射率≥0.999,稳定性±0.1℃,用于红外热像仪的系统校准及材料发射率参数的标定。

激光闪射仪:采用脉冲激光光源(波长1064nm或532nm),脉冲宽度≤10ns,探测器为光电二极管或红外相机,用于测量材料的热扩散率(范围1×10⁻⁷~10cm²/s)和热导率(范围0.1~1000W/(m·K))。

红外热像仪校准装置:包含标准温度源(精度±0.05℃)、黑体靶标(尺寸≥20mm×20mm)及图像分析软件,用于校准红外热像仪的空间分辨率、温度测量偏差及噪声水平。

多场耦合实验平台:集成温度控制(-196℃~1000℃)、应力加载(±100MPa)、真空/惰性气体环境(压力≤1×10⁻⁵Pa)等功能模块,支持复杂环境下瞬态温度场的原位检测。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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