无人机空中检查-无损检测设备指南

无损检测 (NDT)是确保资产完整性的基石实践。早期劣化检测可降低维护成本、防止代价高昂的停机，并让您遵守法规。

然而，无损检测的有效性和价值取决于两个因素：人员的专业知识和所使用的无损检测设备。了解资产检查团队可用的经典和新工具。

无损检测设备清单

所以你正在执行一项无损检测设备采购任务。你想获得完成任务的最 佳工具，理想情况下，保持成本低廉。

以下是我们的建议清单，涵盖：

n可视化测试工具

视觉测试有助于通过直接观察在早期阶段识别表面损伤扩散。表面不规则、褪色或分层可能是更严重损伤的迹象——腐蚀、滑动磨损、开裂和剥落——会影响资产寿命和操作安全。
无损检测人员可以使用各种手持和远程操作的视觉测试工具：

l镜子和放大镜

l管道镜和摄像内窥镜

l数码相机（RGB、热像、多光谱等）

l便携式显微镜

l光学比较仪

当您需要直接观察狭窄、密闭空间（管道、通风井或组装设备内部）时，视频内窥镜就派上用场了。内窥镜的流明输出从紧凑型号（6 毫米至 8 毫米）的 20 流明到工业 10 毫米型号的 50 至 100 流明不等。高端型号还提供更好的视频分辨率和多个镜头，以获得更清晰的输出。Everest

Mentor Visual iQ (MViQ)视频内窥镜配备 1/6 英寸彩色超级 HAD CCD 相机图像传感器，可处理高达 1200k 像素。除了提供高精度光学元件外，MViQ 还拥有一套强大的专有图像转换功能，可从更远的距离进行测量并捕获用于 3D 资产建模的点云数据。市场上也有大量的

数字检测摄像机- 包括索尼、博世和 RIDGID 等制造商的 RGB、热、蛇形和射线照相型号。

博世近期发布了两款新型蛇形摄像机型号——GIC 12V-4-23 C Professional 配备 4.3 英寸显示屏，分辨率为 800 x 480 像素，而 GIC 12V-5-27 C Professional 配备 5 英寸屏幕，分辨率为 1280 x 720 像素。两款摄像机均具有 IP54 防尘防水等级。GIC 12V-5-27 C 还包括“AutoUp”功能，可自动向上调整图像方向。

索尼拥有多种用于工业摄影测量和目视检查任务的专业相机。索尼 α7R IV 35mm无反光镜相机配备 Exmor R CMOS 传感器和 BIONZ X 图像处理引擎，具有出色的图像深度和尺寸。背照式结构和有效的降噪技术可实现高灵敏度和逼真的纹理再现。LX-LR1 型号是一款 61 MPX 无人机检查摄像机。与 α7R IV 类似，索尼 LX-LR1 配备 Exmor R CMOS 传感器和 BIONZ X 图像处理引擎，可呈现清晰逼真的图像质量。100-32000 的宽 ISO 范围还可确保在日光下也能在检查过程中获得出色的细节。

可安装无人机的 LX-LR1 索尼相机。来源：索尼

一般来说，越来越多的团队采用检查无人机，这些无人机具有嵌入式成像系统或可安装的摄像机有效载荷。Skydio X10、DJI Matrice 和 ANAFi Ai 等顶 级企业型号包括强大的视觉检查摄像头。Skydio将 1/2 英寸 48MP CMOS 广角、窄角和电话摄像头组合成一个轻量级的包装。DJI Zenmuse H20 系列相机具有 23 倍混合变焦和用于工业摄影测量的集成激光测距仪。ANAFI Ai相机覆盖 14-EV 动态范围。

从我们之前的帖子中了解有关无人机有效载荷的更多信息。

n超声波无损检测设备

超声波检测可以帮助检查人员找到地下缺陷（裂纹、断裂、腐蚀和脱粘），并测量壁厚以识别由于损坏、疲劳或环境影响而导致的结构变薄。

超声波检测的一大优势是，只要您拥有合适的工具，它就可以普遍适用于几乎所有材料——钢、混凝土、金属合金。

超声波传感器和探头有各种尺寸、形状和价格：

l双晶传感器可用于在腐蚀检测应用中测量壁厚。

l接触式传感器具有耐磨表面，经过优化，可与金属接触，进行直接接触检查。

l角波束传感器产生折射剪切波或纵波来检查焊接。

l延迟线传感器在超声波脉冲的时间上引入时间延迟，以便更准确地检测薄材料中的缺陷。

l水浸传感器在水中操作，利用水柱或水浴将声能耦合到材料中进行评估。

l电磁声换能器 (EMAT)利用磁致伸缩效应来发送和接收超声波，与其他选项不同，无需耦合剂即可使用。

l相控阵探头使用压电复合技术将波引导至正确的方向，从而实现更高效的材料检测。

奥林巴斯因其先进的超声波检测工具而广受认可，其中包括0.5 MHz至18 MHz范围内的相控阵探头、用于焊接检查的角束换能器、单元件和双元接触换能器、EMAT和高频换能器（频率从20 MHz到225 MHz）。

奥林巴斯 DC 系列 (DC1–DC5) 双晶传感器。来源：奥林巴斯

贝克休斯还拥有超过 600 种超声波探头和传感器产品目录：接触式、浸没式、相控阵和特殊应用型号。后者包括手持式滚轮传感器、低频传感器、高温传感器和横波直束传感器等。该公司还可以根据您的规格和要求生产定制型号。

此外，您还可以获得专门用于以下用途的超声波测厚仪：

l腐蚀检测——专门设计的双元传感器，用于检测管道和容器的内部腐蚀。

l精密测量——单元件传感器，经过校准，可对非金属材料进行高精度厚度测量。

DeFelsko 公司的PosiTector UTG是钢、塑料和其他复合材料超声波壁厚测量的热门选择。

最后，但并非最不重要的是，您有可安装在无人机上的超声波传感器。手持设备的明显限制是您需要直接接触表面。当您需要检查高层建筑（烟囱、装船机、烟囱、输电塔）或覆盖大面积表面和复杂几何形状（高架管道、大型化学储罐、筒仓结构）时，这可能会有问题。

Voliro开发了一款专为高空接触式作业而设计的检查无人机。Voliro T 拥有六度运动自由度，可以从任何方向接近结构并直接对表面施加力。机载导航传感器和 AI 自主性可确保稳定吸尘和有效避障。

我们提供两种UT 有效载荷。两者都是双元件、4 MHz 壁厚测量有效载荷，具有两种温度特性（常规 0-60 °C 和高温 0-260 °C）。

借助 Voliro 技术，您可以在高空进行超声波检测，从而大幅节省检查成本和设备停机时间。借助 Voliro，一家炼油厂在一次火炬烟囱检查中节省了超过 15 万美元的起重机租赁和人工成本。另一家公司在五次储罐检查中收集了超过 700 个读数，仅用了 1.5 天的时间，而且团队规模有所减少。

n涡流检测（ECT）工具

涡流检测是识别导电材料（包括不锈钢、铁、镍、铝、锌、碳纤维复合材料和不同类型的阳极氧化涂层）的腐蚀和厚度损失的首 选方法。

通过在物体表面发送涡流并测量其时间和强度，检查人员可以高精度地识别缺陷的类型、严重程度和位置。由于其多功能性和高灵敏度，ECT 被广泛用于化学、发电、石油和天然气行业的资产完整性检查。

专业涡流检测仪器包括：

l铅笔和表面运动探头

l缺陷检测系统

l电导率仪

l阵列探针

市场上的许多 EDC 工具都是针对特定用途而专门配置的。例如，Zetec InSite是一款涡流裂纹和瑕疵检测仪，旨在轻松集成到汽车和医疗器械部件的生产线中。Ether WeldCheck 系列为焊缝检测带来了 10Hz-20MHz 的频率范围。

如果您正在寻找更便携的选择，Eddyfi Reddy 系统坚固耐用，适合重型现场使用。Reddy 专为碳钢开裂而开发，将半柔性 ECA 探头与嵌入式数据分析软件相结合，以实现更有效的管道检查。

Voliro 则将于今年晚些时候推出首款无人机脉冲涡流 (PEC) 有效载荷。我们的 PEC 有效载荷专为检测铝制护套和低碳钢资产的绝缘层下腐蚀 (CUI) 而设计，厚度范围为 3-18 毫米。事实上，在 Tupras 炼油厂的概念验证测试中，我们的工具成功检测到了绝缘层厚度高达 100 毫米的早期 CUI。

n声发射（AE）检测设备

声发射测试可用于检测由压力、负载或温度变化等外部刺激引起的结构疲劳和退化。

通过分析声发射模式，检测人员可以估计结构故障的可能性，分析损坏机制，并对发展中的缺陷和停滞的缺陷进行分类。然而，与超声波检测不同，声发射仅提供有关损坏的定性数据，可能无法指出缺陷的确切位置。

常用的AE设备包括：

l可安装的声发射传感器

l手持式 AE 探测器

l前置放大器和信号处理器

Mistras Pocket AE是一款流行的紧凑型工具，具有双通道功能、宽带宽、高速和精 确的采样率，与更大的固定系统兼容。Vallen Systeme 的AMSY-6是现场安装的常见选择。它结合了 AE 传感器、前置放大器、ASIP-2 的一个通道和用于数据分析的用户软件。监测功能包括首次越过阈值的时间（到达时间）、上升时间、持续时间、峰值幅度、能量和计数。

对于定制设置，您可以选择市场上多种压电、谐振和宽带 AE 传感器来持续监测来自不同无损检测设备供应商的桥梁、管道和压力容器。

n成像测试设备

热测试有助于识别温度异常，表明存在绝缘缺陷、电气热点或液体泄漏。热信号异常可能表示电气系统组件过热（从太阳能电池板和风力涡轮机到变压器和制造设备），表明工业炉的热效率存在问题，或查明管道、储罐或 HVAC 系统中的泄漏。

热成像测试的最 佳工具是高分辨率电光（EO）/红外（IR）摄像机。

FLIR 提供多种热像仪供您选择。手枪式FLIR E96 相机具有 640 × 480 热分辨率，可轻松检测电气故障。FLIR T865是一款出色的手持式型号，具有 180° 旋转光学模块和低至 -40°C 的先进温度测量功能。高精度、增强对比度和激光辅助自动对焦是该产品的一大亮点。它还可以与 6° FOV 红外镜头配对，用于远距离检查小目标。

Fluke 红外热成像摄像机在工业检测中也表现出色。Fluke TiX580 红外摄像机可在超高分辨率模式下生成高达 1280 x 960 的图像分辨率（标准为 640×480 像素），热灵敏度 (NETD) 在 30 °C 时为 ≤ 0.05 °C。温度测量范围高达 -20 °C 至 1000 °C（-4 °F 至 1832 °F）。

TiX580 红外工业相机 图片来源：福禄克公司

对于现场检查，可以考虑在无人机上安装热像仪。空中热视图有利于检查电力线是否存在电气故障或检查工业储罐是否存在泄漏。

DJI Zenmuse H20T有效载荷结合了广角变焦 RGB 相机、激光测距仪和 640×512 像素辐射热像仪。Trillium提供一系列万向节EO/IR 相机，具有先进的光学变焦、昼夜光学系统和机载电子稳定功能。用于电力线检查的最 佳无人机还配备了具有出色特性的嵌入式热像仪。

一般来说，购买工业 EO/IR 相机时，应考虑探测器像素总数和视场 (FOV) 规格。像素提供更高级别的细节，而空间分辨率决定可检测的最小物体尺寸。

不同型号的对焦机制也各不相同，有固定、手动、自动对焦、激光辅助和多焦距等选项。固定焦距提供简便性，而激光辅助和多焦距提供更好的拍摄精度。相机支持的温度范围应与检测环境中的最 高和最 低温度一致。有些型号提供自动范围选择。其他型号也有手动控制。

选择这些功能的正确组合可确保检查期间获得最 佳性能和准确的结果。

n干膜厚度计

干膜厚度 (DFT) 测量有助于验证保护涂层是否正确应用，并调查其状态是否有退化迹象。涂层可保护底层材料免受水分、化学物质和污染物的影响，这对于资产寿命至关重要。

因此，输电塔、发电设备、热交换器和储罐必须定期重新涂层，以防止腐蚀和环境破坏。

干膜厚度（DFT）工具包括：

l用于测量铁磁基材上非磁性涂层厚度的磁感应计

l用于测量铁磁基材上非磁性涂层厚度的涡流计

l超声波测厚仪用于测量非金属基材（如塑料、木材、混凝土）上的涂层厚度

l微米螺旋计用于比较应用前后涂层的总厚度，通常用于实验室环境。

最 好的工业 DFT 测量仪具有双磁涡流模式。这些包括手持工具，如Elcometer 456、PosiTest DFT 测量仪和Fischer DUALSCOPE® FMP100/150H。流行的超声波 DFT 设备包括Olympus 39DL PLUS™ 测量仪、Dakota CMX和PosiTector 200。

在 Voliro，我们还提供可安装在无人机上的DFT 测量仪。它具有磁感应和涡流测量模式，测量范围分别为 0 至 1.5 毫米和 0.7 毫米。它安全地吊装到 Voliro 检查无人机上，使检查人员能够在高处进行精 确的厚度测量，无需使用起重设备和攀爬绳索。此外，它还能提高人员安全性并缩短检查时间。

EnerTrans检查人员使用配备 DFT 探头的 Voliro 无人机评估输电塔上的新涂层应用。这项任务以前需要关闭资产并动用大量人员，现在只需一人操作，无需停机。团队每天可以在喷漆后立即检查 10 多座塔。

n泄漏检测设备

泄漏测试有助于检测密封或加压系统（如化学储罐、热交换器和工业管道）中的漏洞，以防止环境污染、危险的工业事故以及随后的监管处罚。
主动进行泄漏测试可降低计划外停机成本和损坏修复的复杂性，从而降低学习者的运营成本。

常用的泄漏测试设备包括：

l氦气泄漏检测仪

l质谱仪

l压力衰减测试仪

l静水试验泵

l气动测试设备

l超声波泄漏检测仪

l染料渗透检测套件

l气泡测试解决方案

l压力衰减系统

换句话说，工具种类繁多，每种工具都最适合不同的应用场景。例如，氦气泄漏检测器使用小分子尺寸和高灵敏度特性来检测微小泄漏。INFICON拥有一系列氦气泄漏检测器，包括便携式氦气喷枪、移动真空吸尘器和固定系统——均具有出色的性能特征。

染料渗透测试套件可有效检测无孔材料的表面泄漏，因为它们可通过染料渗漏快速发现泄漏点。例如，Magnaflux Spotcheck SK-816渗透检测套件包括易于使用的气溶胶形式的 SKL-SP2 溶剂可移除渗透剂、显影剂和去除剂。这是测试焊缝、锻件和压力容器的一种经济有效的方法。

超声波泄漏检测器通过分析测试系统中的声波传播来帮助查明泄漏的确切来源。Superior AccuTrak®超声波泄漏检测器有多种配置。VPE-1000 是一种低成本的数字选项，其机载传感器灵敏度为 -80db/V-µbar，机载频率响应为 34kHz-42kH。它是泄漏检测的常见选择。VPX-WR 是一种用于气体泄漏检测的高端型号，采用检测和鉴别 (DND) 技术，可增强对各种气体类型的区分。它是市场上最强大的超声波气体泄漏检测器之一，密封传感器灵敏度为 -75db/V-µbar。

压力衰减测试仪可以快速判断系统是否将压力保持在可接受的限度内。它们不能提供泄漏的确切位置，但可以指示复杂系统中可能出现的损坏。Marposs T3LP 测试仪在真空中的满量程高达 30 bar，并提供高达 0.1 Pa 分辨率的测量。

n磁粉检测（MPT）设备

磁粉检测利用磁场特性来检测铁磁材料的表面缺陷。将专用磁粉撒在测试材料表面，然后让磁通量穿过材料，使检测人员能够目视检测缺陷。

在大多数情况下，检查员使用磁轭（轮廓探头）在测试对象上产生磁场。最 好的轮廓 MPT 工具，如 Parker Research B-300 探头和 Magnaflux Y-2 磁轭，具有交流电和直流电两种操作模式，可实现更高的缺陷检测精度。两者均采用人体工程学设计，并具有完全可调节的支腿。Magnaflux 还销售一体式 MPT 套件，其中包括磁粉、油漆标记和清洁材料。

您还可以选择固定式工作台装置来完成质量保证任务。Magnaflux 拥有一系列湿式工作台，设备强度和多功能性各不相同。

选择无损检测设备时要考虑的因素

每种类型的无损检测都采用不同的工具包——在每种情况下，您也有多种设备选择。为确保您获得正确类型的装备，您应该考虑以下因素：

材料特性。测试材料类型显著影响无损检测设备的选择。涡流工具仅适用于导电材料。超声波探头更通用，但厚度穿透深度不同。首先确定您的用例，然后评估选项。

用例。尽管有一些通用选项，但大多数 NDT 工具都是针对特定用例设计的：绝缘层下腐蚀检测、金属结构上的干膜厚度测量或焊接检查。同一制造商可能会针对不同缺陷类型提供同一型号的略有不同的配置。

测试环境。您打算进行现场测试吗？那么您肯定需要坚固耐用、便携且电池寿命长的设备。您会对正在使用的资产进行工作吗？那么您可能需要寻找能够耐受与热表面接触的工具。反过来，检查无人机非常适合在高空或密闭空间内工作。

便携性。您的团队是否能轻松地将选定的设备拖运到工作现场，然后将其提升到测试表面？您最不希望看到的是，由于重量、尺寸或易碎性，无损检测工具难以运输。
技术规格。所有无损检测设备制造商都提供详尽的规格表，涵盖 精度、分辨率、频率范围等参数。性能更高的工具显然成本更高，但如果它满足您所有的内部要求，您通常可以选择低端型号。
数据分析。在数字工具中，请注意数据格式和集成。它是否采用方便的格式以便于导出？您能否轻松地将其集成到报告或分析软件中？
标准。该工具是否符合适用的无损检测标准？它是否针对特定用例进行了认证？符合标准意味着可以放心地将获得的检查数据用于合规性报告。
面向未来。该工具是否可以用于多种用途？是否有定制或升级的机会？您最不希望看到的是，被困在昂贵的过时系统中。

最后，要做出明智的选择，首先要确定 NDT 技术。列出您最常使用的材料和所需的工具特性。寻找符合您所有要求并符合行业标准的 NDT 设备。