如何选择符合您需要的黑光灯

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该如何选择符合您无损检测需求的黑光灯

当为荧光渗透或磁粉检测选择一款新黑光灯时,需要考虑什么?

 

作者:David Geis, 美国磁通产品经理

由于更大的灵活性和较少的安全顾虑,通用照明行业已经将LED作为超过白炽灯、荧光灯的首选照明技术。然而,由于在荧光检测(如荧光渗透检测和荧光磁粉检测)中,有着特殊照明要求和挑战,无损检测行业在接受LED技术上落后于其他行业。
随着近年来对无损检测使用汞蒸汽灯监管豁免的到期,LED技术和生产的进步,高强度LED UV-A光源现在成为了无损检测专业人员的解决方案。


虽然灵活性是LED带给无损检测的的主要优势之一,但同时也意味着需要制定更多的细节来确保无损检测的可靠性。对于在荧光渗透或磁粉检测中使用的黑光灯,必须考虑许多因素。
 

峰值波长&发射光谱

在研发确定荧光渗透剂和荧光磁粉的配方时,默认的UV-A光源是汞蒸气灯,其能产生在365.4 nm处有单个UV-A峰值的汞元素发射谱线。因此,所有荧光渗透剂和荧光磁粉所用的染料都选择为在波长365 nm的紫外线照射下能发出荧光者。


当使用LED时,峰值波长是可变的,其取决于生产黑光灯所用的LED芯片的特性。为了确保LED黑光灯能够激发荧光渗透剂和荧光磁粉产生荧光,这些LED芯片必须具有在360-370 nm范围内的峰值波长。


同样重要的是,要考虑紫外线的发射光谱,因为LED的紫外线波长范围比汞蒸气产生的紫外线宽很多。在光谱末端存在一些波长在400nm以上的可见光,其可被观察到,如来自光源的深紫色眩光即是。荧光渗透和磁粉检测需要在黑暗的环境中进行以增加对比度,而可见光污染会降低检测效果。对于航空航天检测规范,如ASTM E3022, Nadcap AC7114 和Rolls-Royce RRES 90061,这种深紫色的眩光是无法接受的。因此,任何用于航空航天检测的黑光灯,如EV6000,都必须包含只让UV-A通过的滤镜来阻挡可见光。
    

光束轮廓和工作距离

使用LED黑光灯,您将不会受限于使用单一的配置来进行所有的无损检测。黑光灯可以为特定的应用和用途而设计。

为近距离检测而设计的黑光灯有一个高度聚焦的亮点,但是辐照范围较小。所谓LED黑光灯的辐照范围,是指对被照射表面上辐照度高于探伤所需的最小1000 µW/cm2 的范围测量所得面积。要实现更大的辐照范围,需要一个LED阵列。但是,如果LED阵列与被测表面太接近,则会产生明暗斑点图案。这就要在工作距离和辐照范围之间进行权衡。带有小辐照范围的黑光灯可用于检查诸如孔、焊缝和内表面等区域。但是,当用于大型结构时,小光束会产生“隧道视觉”,使检测人员的注意力集中在这一小块区域,而其他区域的显示容易被忽略。辐照范围较大的灯能向眼睛注视(检查)处的周边区域提供UV-A照射,这使得检测人员能够快速找到并识别周边区域中的荧光指示,以便仔细检查。


工作距离指的是紫外线均匀覆盖被照射表面时LED黑光灯和该表面的最小距离。当和被照表面距离很近时,灯具LED芯片阵列中的各个LED芯片投射出的光会分离开, 在两两之间会存在昏暗区域。这种不均匀的紫外线覆盖面会降低检测质量,可能导致漏检。当将灯具远离被照表面时, 灯具内各个单个的LED发出的光束将合并,在被照面得到平滑、均匀的照射。只有黑光灯与被测表面的距离大于最小工作距离时,才可进行检测。


电源


因用低电压工作,LED黑光灯可以电池作为电源使用数小时。这使灯具非常便于携带,现场检测变得快速简单。


然而,由于LED的辐照强度与供电电压和电流直接相关,电池供电的黑光灯也存在问题。当使用电池供电时,电流和电压会下降,有典型的放电曲线。在LED黑光灯上,这会导致辐照强度随着时间的推移而下降,甚至最终低于1000 µW/cm2的要求。


先进的黑光灯将监控电池放电的恒流电路集成其中。这类黑光灯在它们无法维持1000 µW/cm2的最低辐照强度时会自动关闭。了解电池类型和放电曲线,对于确保使用电池供电的LED黑光灯进行检测的质量至关重要。


认证要求


不同行业有不同的检测要求和容差。


航空航天无损检测行业,包括荧光渗透和磁粉检测,对工艺的各个方面都有很高要求。经过五年的研究,在ASTM E3022标准中出台了对航空航天检测使用的LED黑光灯的规范要求。该标准为满足荧光检测,对黑光灯制造商提出了基础性能要求。

一台由制造商认证符合ASTM E3022标准的LED黑光灯,如EV6000手持式LED黑光灯,会被所有的航空航天主机厂和代工厂商接受,并且符合Nadcap审核标准。然而这些要求只适用于航空航天检测用的黑光灯。在其他行业使用的黑光灯,比如渗透清洗或冲洗站,通常不需要完全满足ASTM E3022的要求。


对于诸如焊接、能源、管道或外场检测等非航空航天行业,认证要求也较少。更多粗糙的工业检测通常是在不太理想的条件下进行的,因此需要的紫外线辐照度也更高,以获得能看到的荧光显示。然而,研究显示,当紫外线辐照强度在38cm距离处高于10000 µW/cm2 时,会导致荧光染料褪色。


一台工业应用的LED黑光灯,如新发布的EV6500双光源黑光灯,应带有制造商合格证,其中包括最高紫外线辐照度(规定低于10000 µW/cm2)。该证书还应包括峰值波长处于360-370nm范围内,以确保黑光灯具有适当的发射光谱来诱发荧光。

LED黑光灯在设计和应用方面提供了更大的灵活性,提高了安全性,是无损检测的宝贵进展。然而,在选择正确的荧光检测LED黑光灯时,仍有许多考量。使用LED黑光灯时,必须考虑发射光谱,辐照范围和电源等因素。认证要求也是航空航天和其他高规格行业的一个考虑因素。


在购买一台LED黑光灯前,无损检测专家能够通过仔细考量他们的检测需求,确保他们会得到合适的灯具,来帮助他们的荧光渗透和磁粉检测更快,更高效。
 

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