4. Застосування теплових методів контролю

Повертаючись до рівняння (7.26), можна бачити, що температурне поле дозволяє отримати інформацію не тільки про теплофізичні параметри ОК, але й про наявність в ньому джерел тепла q_. Ця обставина лежить в основі іншого напряму теплового контролю – виявлення прихованих джерел енергії. Розглянемо деякі задачі, що вирішуються в рамках вказаного напрямку.

Дистанційний пошук корисних копалин. Фізичною основою методу служить спотворення покладом корисних копалин глибинного теплового потоку і генерація нею теплової енергії. Так, теплопровідність сульфідних руд 8...10 Вт/(м К) в декілька разів вища за теплопровідність складаючих оболонку порід, а процес їх оксидування супроводжується значним тепловиділенням (приблизно 510⁶ Дж/кг вихідного продукту). У результаті дії цих чинників температура земної поверхні змінюється на долі градуса. Супутні неоднорідності температурного поля (яке формується в поверхневому шарі землі сонячною радіацією), що мають на теплових знімках вигляд світлих і темних плям довільної форми, заважають відрізнити корисний сигнал від покладу. Проте регіональна оцінка продуктивності недосліджених областей тепловим методом вважається ефективною, оскільки дозволяє істотно скоротити в наступному обсяг наземних робіт при порівняно низьких витратах на проведення теплової розвідки.

Тепловізори зарекомендували себе як надійний засіб виявлення злоякісних пухлин на ранніх стадіях захворювання. Пухлина характеризується більш інтенсивним обміном речовин, що приводить до підвищення її температури на декілька градусів у порівнянні з температурою навколишніх ділянок. Клінічні дослідження показали наявність кореляції між зростанням температури і мірою розвитку пухлини. Слід зазначити, що застосування інфрачервоних методів діагностики обмежене колом поверхневих або підшкірних захворювань і успішне для виявлення раку молочної залози, визначення ділянок опіків і обморожень, вивчення ревматоїдних артритів. Ефективність застосування тепловізорів є низькою при виявленні запального апендикса.

Контроль виробів електронної техніки. У багатьох виробів електронної техніки до 90 % споживаної енергії перетворюється в теплоту, в результаті температура елементів і деталей пристрою підвищується. При перевищенні нею деякого порогу надійність виробу знижується. Причини, що приводять до відмінності теплових режимів виробів електронної техніки від розрахункових, різноманітні. Так, конструкція резистора і його номінальна потужність розраховуються при допущенні, що 20 % теплової енергії розсіюється в просторі, а 40 % повинно відводитися за рахунок теплопровідності. Порушення цих умов може привести до перегрівання не тільки самого резистора, але і навколишніх його елементів. Теплове зображення дозволяє виявити помилки конструювання виробів електронної техніки і відхилення від технології їх виготовлення. Типова схема контролю включає декілька операцій: отримання температурного поля явно придатного ОК (зразкового), побудова температурного поля кожного знову виготовленого виробу того ж типу, послідовне порівняння отриманих полів із зразковим, прийняття рішення про придатність провірюваних ОК до експлуатації.

Для теплових методів контролю з використанням випромінювання джерелом інформації виступає температурний рельєф (теплове зображення) ОК. Тому не важко вказати на ряд очевидних його застосувань. Помилки при виробництві радіоелектронної апаратури (встановлення недоброякісних елементів, неправильні з’єднання їх між собою) призводять до зміни конфігурації температурного поля, яке формується при подачі напруги живлення. На тепловому зображенні спостерігаються локальні перегріви, які дозволяють судити про якість контактів, неоднорідність електропровідних шарів, порушенні теплового режиму електроних компонентів. Динаміка формування теплового поля під капотом відображає відповідність розміщення елементів і вузлів автомобіля прийнятої конструкції. Якщо створити в ОК тепловий потік, то температурний рельєф буде відображати його внутрішню структуру. Цей принцип покладено в основу теплової дефектоскопії, контролю неоднорідності теплофізичних параметрів.

На закінчення потрібно зазначити, що теоретичні питання теплового контролю випромінюваннями пророблені досить глибоко. Однак отримані в теорії результати для вирішення практичних задач використовуються поки що дуже мало.