红外热成像检测中的主动加热方法研究

主动红外热成像检测技术中,正确的外部加热方法是被检测对象的内部损伤或缺陷能被准确检测并记录的关键,加热方法及过程的正确与否最终影响着损伤检测灵敏度的高低.结合现役飞机外场红外热成像检测系统的建构,对几种主动加热方法进行了初步实验研究,给出实验结果,进而分析了影响红外热图像质量的因素.     

主动红外热像技术在航空发动机叶片缺陷检测中的研究和应用进展

叶片长期工作在高温、高压、高速的恶劣工况下,极易出现损伤,及时发现并监控服役过程中叶片损伤对保证飞行安全至关重要。主动红外热成像技术是一种新型无损检测方法,具有无接触、高效率、无污染等优点,对材料近表面裂纹和涂层缺陷具有良好的效果。本文统计归纳航空发动机叶片典型缺陷类型和成因,对比主动红外热像技术的代表性激励方式;针对主动红外热像技术在叶片疲劳裂纹和表面涂层缺陷检测中的应用进行了分析,介绍机器学习和图像识别等智能算法在缺陷识别和定量评估方面的应用;总结归纳了主动红外热像技术面临的难题和未来的发展方向。总体而言,该技术在航空发动机叶片缺陷检测领域具有良好的应用前景。     

红外热成像技术在FRP复合材料/热障涂层无损检测应用中的研究现状与进展

红外热成像是具有非接触、检测面积大、检测结果直观等突出优势的新兴无损检测技术,近年来被广泛应用于金属、非金属、纤维增强复合材料（Fiber reinforced polymer,FRP）以及热障涂层等的无损检测与评价。本文首先简要介绍了红外热成像技术的基本原理和检测系统构成,特别是对光学、超声以及电磁等主要热激励形式的特点和优劣势进行了对比。然后,根据热激励形式的发展历程,详细介绍了光激励红外热成像技术在FRP复合材料和热障涂层无损检测与评价方面的研究现状与进展,重点关注了FRP复合材料/热障涂层热成像无损检测中的热难点问题。最后总结并展望了FRP复合材料/热障涂层红外热成像无损检测技术的未来发展趋势。     

超声红外热成像技术国内研究现状与进展

超声红外热成像技术具有选择性加热、可检测复杂工件裂纹缺陷的优点，是一种具有很大研究价值的无损检测方法。本文介绍了超声红外热成像技术原理与系统组成，并对国内的发展历程、发展现状进行了回顾和总结。重点针对仿真研究、复合材料损伤、疲劳裂纹、金属构件裂纹、混凝土零件裂纹应用领域的研究现状进行了详细论述，最后展望了超声红外热成像技术的未来发展趋势。     

蜂窝结构的红外热波无损检测

蜂窝结构是常规无损检测方法难以检测的对象。红外热波无损检测技术利用脉冲主动加热, 采用红外热像仪实时监视表面温场, 通过计算机完成图像采集, 针对不同试件材料特点采用不同的图像处理方法进行处理。红外热波无损检测方法对蜂窝结构实现了快速、灵敏检测及动态演示, 为进一步分析判断提供了依据。     

蜂窝结构的红外热波无损检测

蜂窝结构是常规无损检测方法难以检测的对象。红外热波无损检测技术利用脉冲主动加热．采用红外热像仪实时监视表面温场，通过计算机完成图像采集，针对不同试件材料特点采用不同的图像处理方法进行处理。红外热波无损检测方法对蜂窝结构实现了快速、灵敏检测及动态演示，为进一步分析判断提供了依据。     

基于直觉模糊C均值聚类的红外图像缺陷检测

红外热成像技术常被用来检测碳纤维增强复合材料的内部缺陷,但常用的光学热源加热效率低,需要近距离加热试件。激光具有能量集中、衰减小的优点,其作为加热源有助于实现远距离检测。本文介绍了线激光扫描红外热成像无损检测技术,并对加热过程中材料内部热传导进行了分析。其次,针对红外图像均匀性差、对比度弱,不利于缺陷特征提取的问题,本文引入基于直觉模糊C均值聚类算法的图像分割方法来提取缺陷边缘,与K-Means聚类方法相比,该方法可以提升缺陷模糊边缘的识别和检测能力,保留更多图像的细节信息,有助于准确提取缺陷边缘特征。     

基于主动激励的硅通孔内部缺陷分类识别

硅通孔(TSV)三维封装因其独特的工艺而备受关注,然而内部缺陷的检测一直是限制其进一步发展的难题。主动红外热成像技术是一种新型无损检测方法,具有无接触、高效率等优点,为实现对TSV内部典型缺陷的识别与分类,提出了一种基于激光加热主动激励的TSV内部缺陷分类识别方法。以激光为辐射热源,充分激发TSV内部缺陷,通过理论与仿真分析,掌握不同内部缺陷在主动激励下的外部温度分布表现规律;建立卷积神经网络模型,通过对外部温度分布结果的训练,实现内部缺陷的分类识别。通过试验证明,该方法对典型TSV内部缺陷具有良好的识别能力,识别准确率可达97.12%。利用主动红外热成像检测方法实现了对TSV内部缺陷的有效检测,为三维封装缺陷检测提供了一种快速有效的方法。     

碳纤维基体涂层质量的红外热波检测研究

碳纤维材料上涂层的应用使得常规无损检测技术难以实现涂层的厚度测量和缺陷检测.提出红外热波无损检测技术对涂层厚度及内部缺陷进行检测.红外热波无损检测技术主动对被检测样件进行热激励,热波在均匀试样中传播,遇到界面后热传导发生变化,通过红外热像仪连续监测的降温曲线的变化找到热传导时间来测量涂层厚度.涂层下的缺陷热属性差异对表面温场产生热图异常,从而进行内部缺陷检测.实验结果表明,对涂层厚度在0.35～2 mm的碳纤维基底涂层样件可用红外热波无损技术进行涂层厚度和缺陷检测,涂层厚度检测精度为0.1 mm.红外热波检测技术可以实现涂层厚度测量和涂层下缺陷的检测.     

激光扫描热成像无损检测关键参数影响分析

对一种新型红外热波无损检测技术激光扫描热成像无损检测技术进行了研究。在深入分析检测机理的基础上建立了激光扫描热成像有限元数值计算模型,选取缺陷处和非缺陷处表面最大温差作为特征量,对样品材料、缺陷大小、缺陷深度、激光扫描速度和激光扫描功率等关键参数对激光扫描热成像检测的影响规律进行了仿真和分析,为该新技术的进一步发展和应用提供了参考;采用数据拟合方法得出了各参数和表面最大温差关系,并以此为基础提出了激光扫描热成像技术检测参数控制策略,实际检测过程中,可据此针对样品缺陷特征快速准确设置检测参数,提高检测能力。     

新型便携式多模态无损检测热激励源的设计

随着红外热成像技术在无损检测领域广泛应用,作为其应用研究基础之一的热激励技术受到广泛关注。针对传统大功率热激励设备工作模式单一、体积过大、不便于携带的缺点,对传统热激励源进行设计改造,设计开发了一种新型便携式多模态无损检测热激励源,能够实现锁相模式、锁相多频模式和脉冲模式三种激励模式,并且模式参数可调。该热激励源采用24 V锂电池供电方式,输出功率达到1000 W,具有操作灵活、便于携带、多模态等特点,满足红外热成像无损检测需求。     

红外无损检测的数值模拟及其对比性研究

红外无损检测技术是一种新型的无损检测技术,具有非接触、检测面积大、检测速度快等优点,现已发展出许多有不同的检测方法,为了研究不同检测方法的优缺点,根据传热学的理论,对比分析红外无损检测的不同检测方法,建立了一个二维导热模型;并利用建立的模型,模拟计算出了试件在不同热激励条件下的温度场,在此基础上实现了对红外无损检测中的脉冲检测法、锁相检测法和脉冲相位检测法的数值模拟,从理论计算的角度比较了这三种红外无损检测方法的优缺点,得出了这三种红外检测技术的最佳使用范围,为红外无损检测的检测方法的选取提供了理论依据。     

超声红外锁相热像中金属疲劳裂纹的生热特性

超声红外锁相热像技术是一种将调制激励和锁相技术应用于红外热像检测的新型无损检测技术。针对缺陷生热及传热研究中存在的摩擦生热过程难以有效模拟、缺陷内部生热机理不清等理论问题,采用电-力类比方法,建立了含疲劳裂纹金属平板与超声激励系统的有限元模型,研究了调制超声激励下裂纹区域和裂纹面的生热特点,结果表明:在调制超声激励下,裂纹区域生热呈现出周期性上升的特点,因预紧力的作用,靠近激励同侧的裂纹面区域生热更明显。基于仿真分析和Green函数,建立了裂纹摩擦生热的传热理论模型,进一步探究了裂纹区域温度分布规律;最后利用被测平板上下表面温度比值（P值）对热源深度进行了估计,证明了仿真结果与理论计算的一致性。研究成果将进一步丰富超声红外锁相热像技术的理论基础。     

超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹

超声红外锁相热像检测法是超声波激励与红外锁相热像检测技术相结合的一种红外无损检测方法。采用超声红外锁相热像检测法实现对金属板材构件接触界面类缺陷的检测,分析超声波激励构件缺陷的选择性加热过程。通过有限元仿真模型对热流在金属板材内部的热传导过程进行研究并分析超声激励参数对检测结果的影响;利用所建立的超声红外锁相检测系统对预制金属板材构件接触界面类缺陷中的裂纹缺陷进行检测实验,验证有限元模型的有效性。研究结果表明,加载中心位置远离缺陷时,裂纹缺陷幅值降低,相位不变;超声激励振幅（即初始静压）增加,缺陷处的幅值升高,相位基本保持不变;超声调制频率增加,缺陷处幅值降低,相位升高。通过对比仿真结果与实验结果发现,所建立的仿真模型能够较好地预测检测过程中的热流传递,并且能够用于超声红外锁相热像技术检测金属板材接触界面类缺陷检测结果的预测,为超声红外锁相热像技术激励参数的选择提供了指导。     

利用红外热成像技术检测金属内部近表缺陷

介绍了利用脉冲式加热红外热成像无损检测技术定量检测金属内部近表缺隐大小及深度的方法，并给出了实验结果及分析。     

超声红外热像法的激励参数影响规律研究

超声红外热像作为一项新型无损检测方法早已引起国内外研究人士的重视,研究超声波激励参数的影响对该方法的工程应用和理论研究具有重要意义。本文基于ANSYS有限元软件采用热固耦合的方法对超声波激励裂纹生热的过程模拟分析,研究了不同激励参数下(激励时间、激励幅值、激励位置)结构件裂纹缺陷的生热规律。并进行了超声波红外热像疲劳裂纹检测实验,实验结果验证了有限元分析的可行性。     

涂层疲劳寿命预测中的红外热像技术应用现状

红外热像技术是一种重要的无损检测技术,与传统的无损检测技术相比优势明显。本文从热喷涂层接触疲劳失效形式出发,综述了传统无损检测技术在涂层疲劳寿命预测研究中的应用现状,以及红外热像技术在涂层服役状态、厚度、缺陷检测等领域的应用实例。同时,综述了融合红外热像技术的信息融合技术在复合材料疲劳极限确定、材料结构健康诊断、裂纹监测等领域中的应用现状。指出了这种技术存在的问题及面临的困难,并对信息融合技术在热喷涂层接触疲劳寿命预测中的应用与研究进行了展望。     

线性调频激励的红外无损检测及其数值模拟

线性调频激励的红外检测是一种新型的红外检测技术,能弥补传统红外检测方法存在的不足,对不同的缺陷都具有较好检测的能力,为了研究相位检测法在线性调频激励下的红外检测中的应用,利用有限体积法数值模拟计算出二维瞬态导热模型,得出所建立模型在线性调频激励条件下的温度场,利用FFT变换法对模拟计算得到的材料表面温度进行信号处理,从而得到相位变化信息,得出了Chirp 调制时间、加热强度、材料、缺陷深度、高度、以及宽度等因素对检测结果的影响,为线性调频激励下的红外检测法的应用提供理论支撑。     

金属结构疲劳裂纹超声红外无损检测研究现状

金属结构中的疲劳裂纹是导致许多重大工程事故的主要原因,及时检测并掌握服役工件中产生的裂纹缺陷对于工程结构和零件的安全至关重要。工程中一般通过定期检测的方法掌握疲劳裂纹的萌生和发展情况。超声红外无损检测技术具有直观快速、非接触和精准定位等特点,在金属结构疲劳裂纹的检测方面具有独特的优势。本文主要介绍了金属结构疲劳裂纹超声红外无损检测技术的研究进展,从生热机制、检测参数和信号处理三个方面讨论了影响裂纹检测的因素和原理,指出了目前研究中存在的几点不足,并提出了进一步研究的思路。