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黑光灯测试常见错误

嘉峪检测网        2017-07-28 18:54

按照多数磁粉和渗透探伤标准规定,荧光探伤检测用的紫外线灯(俗称黑光灯)需要每天或每八个小时检测一次紫外线强度及漏白光强度。随着LED技术的普及,LED黑光灯和卤素黑光灯在产业界并行广泛使用。在检测黑光灯的紫外线强度和漏白光强度时,常常出现一些“异常”的现象难以解释,对现场检测人员带来了困扰。

 

本文作者从黑光灯发光原理及测量仪器选型、使用的角度对黑光灯测试中遇到的案例进行分享、探讨,抛砖引玉,供大家参考。

 

案例1:

一型号为PX-45C 的LED黑光灯在磁海实验室测试时,380mm处紫外线强度约为4800uw/cm2,漏白光强度为3.2Lux。当黑光灯带至用户现场后,使用用户现场黑光照度计进行测试,紫外线强度基本不变,但是漏白光骤升至约25Lux。

 

从3.2Lux升至25Lux,这是什么原因呢?

 

案例剖析:

LED技术采用半导体PN结阶跃的原理发光。LED黑光灯的光谱波段狭窄并且非常稳定,从半导体工艺角度,即使没有滤色片,漏白光也不可能存在骤便的可能性。经过磁海技术人员现场查看,发现用户现场的黑白光照度计探头在紫外线下,呈现黄绿色(如图1)。

 

显然,照度计探头被荧光染料污染。荧光染料在紫外线的激发下,发出可见光成分,从而导致漏白光的骤升。

黑光灯测试常见错误

图1 探头照片

 

案例结论:

照度计的探头必须要保持清洁。如被荧光物质污染,建议采用中性清洗机轻轻擦拭,并建议再次进行计量。

 

案例2:

一型号为PX-45C 的LED黑光灯在磁海实验室测试时,380mm处紫外线强度约为4500uw/cm2,漏白光强度为3.0Lux。一型号FC-100的卤素黑光灯在磁海实验室测试时,380mm处紫外线强度约为4200uw/cm2,漏白光强度为7.5Lux。

 

带至用户现场,发现PX-45C和FC-100紫外线强度不变,但是漏白光强度分别为21.7Lux和13.8Lux。这是什么情况?

 

案例剖析:

黑光灯漏白光强度的变化可总结为下表:

黑光灯测试常见错误

 

根据磁海技术人员现场查看,再次,照度计探头被荧光染料污染。但是,令人不解的是,为何光谱纯正,漏白光极少的LED黑光灯漏白光强度增加的幅度远远大于卤素黑光灯呢?是不是LED黑光灯品质不如卤素黑光灯呢?

 

答案恰恰相反。

 

这种情况的出现恰好印证了LED黑光灯技术的优越性。

 

LED黑光灯发光机理:电子在电能作用下从低能量轨道阶跃至高能量轨道,当电子从高能量轨道回至低能量轨道时,电子势能转化为光能(如图2)。

 

鉴于此,LED黑光灯光谱曲线非常窄,80%以上能量集中在365nm±7nm范围内(如图3)。而该波段对于荧光物质的激发效率接近于100%,因而,漏白光强度因传感器上的荧光物质强烈激发而出现骤增,从3.0Lux升至21.7Lux。

黑光灯测试常见错误

黑光灯测试常见错误

 

图3 LED黑光灯典型光谱曲线

 

相反,卤素黑光灯因为光谱较宽(如图4),荧光激发效率较低,漏白光强度虽因传感器上的荧光物质收到激发而出现骤增,但增幅不是很大,从7.5Lux升至13.8Lux。

黑光灯测试常见错误

图4 卤素黑光灯光谱曲线

 

案例3:

一型号为PX-45C 的LED黑光灯在磁海实验室测试时,380mm处紫外线强度约为4500uw/cm2,漏白光强度为3.0Lux。当黑光灯带至用户现场后,使用用户现场黑光照度计进行测试,紫外线强度基本不变,但是漏白光骤升至约54Lux。

 

从3.0Lux升至25Lux,这是什么原因呢?

 

案例剖析:

经磁海工程师现场发现,用户采用国内北师大白光照度计ST-80C测量紫外线中的白光成分。该仪器只适用于检测环境白光,传感器在紫外线的激励下,发出白光,从而导致数据发生较大偏差(如图5)。

 

ASTM E3022标准6.1项明确规定,光度计或可见光照度计并不被认为适合对UV-A灯发出的可见光成分(通常其波长范围为400nm至450nm)进行测量。

黑光灯测试常见错误

案例结论:

普通测量环境光的白光照度计感光头可能具有荧光反应,不能用于测量黑光灯紫外线中的漏白光强度。漏白光的感光头不能对紫外线产生响应。

作者:李龙 博士(磁海全球产品研发总监、总经理)

 

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来源:李龙