涡流脉冲热像技术中传热学分析与数值模拟

涡流脉冲热像技术中,对含裂纹被测试件施加短时高频电流激励,裂纹面因涡流积聚会产生瞬时热量,进而由热传导引起试件表面温度分布的变化。为了分析裂纹传热特性,建立了涡流分布模型和简化传热模型,探索了试件表面温度分布的特点。制作了一系列含不同长度的贯穿疲劳裂纹金属试件,深入研究了裂纹区域热响应和裂纹长度之间的关系。数值模拟和实验结果表明:在特定的检测条件下,裂纹区域热响应与裂纹长度接近线性关系,满足正相关性,从而证明了简化传热模型的正确性。研究成果丰富了涡流脉冲热像技术的传热理论,为该技术的工程实践奠定了理论基础。     

缺陷深度脉冲热像检测新方法

介绍脉冲热像检测中由峰值时间求缺陷深度的方法，对热传导性能好的材料，从红外热像时间序列难以捕捉到峰值时间。为此提出了一个既能避开峰值时间又能被红外热像仪探测和记录的新参数，从而达到测量缺陷深度的目的。     

再制造喷涂层界面结合性能脉冲红外热像评估技术

针对再制造工程中常见的喷涂层界面结合性能评价问题,采用脉冲红外热像技术对3Cr13合金涂层的界面脱粘缺陷进行检测评估。以信噪比(SNR)为评价标准,对比了两种不同热图序列处理方法在预处理和后处理阶段的效果。结果表明:在预处理阶段,基于表面热信号的多项式拟合算法(PF)将原始热图的信噪比由5.34提升到9.61,其效果优于基于单张图像中值滤波算法(MF);而在后处理阶段,基于单张图像的主成分分析法(PCA)对缺陷特征的表征比基于表面热信号的脉冲相位法(PPT)更加准确,第三主成分重建热图的信噪比达到17.99。综合而言,基于单张图像的热图序列处理方法在再制造喷涂层界面结合性能评价中具有更好的效果。     

高温连铸坯表面缺陷脉冲电涡流检测方法研究

高温铸坯表面缺陷在线检测对降低生产成本、提高铸坯的热送热装和直接轧制率具有重要意义。提出采用脉冲电涡流检测方法,对高温铸坯表面及近表面缺陷进行在线无损检测。介绍了脉冲电涡流高温铸坯表面缺陷检测方法试验装置,试验研究了脉冲电涡流探测器检测线圈信号的时域特征和频域特征,并给出缺陷信号特征提取方法。研究成果为进一步研究高温铸坯表面缺陷无损探伤装置提供理论基础和技术支撑。     

脉冲涡流无损检测技术的研究进展

脉冲涡流检测技术是涡流检测技术的一个新兴分支,其宽频谱的激励方式使得脉冲涡流检测技术在航空航天、压力容器、铁路和管道等领域广泛应用。综述了脉冲涡流检测技术在金属缺陷、应力和热成像等方面的国内外研究进展,分析了脉冲涡流检测技术的发展方向。     

曲面零件裂纹缺陷脉冲涡流热成像检测的仿真

脉冲涡流无损检测已成为零件表面和亚表面缺陷检测的重要手段之一。文章应用数值仿真方法,在COMSOL平台上模拟研究了复杂曲面零件的裂纹缺陷的脉冲涡流热特性,给出了在脉冲涡流作用下的裂纹缺陷周边温度场分布与变化规律。仿真结果表明,脉冲涡流热成像技术能有效检测复杂曲面零件的裂纹缺陷。研究成果可供检测系统设计作为参考。     

脉冲涡流检测技术的研究

脉冲涡流检测技术作为当前无损检测的一种新技术,能够快速方便地检测金属导体构件中的缺陷。与传统的单频涡流技术相比,宽频谱的脉冲信号激励使得响应信号中包含了更丰富的缺陷信息。对不同深度的表面缺陷进行了检测,分析了差分信号的特征值与缺陷深度之间的关系,试验表明利用峰值不仅可以判断缺陷位置,而且还与缺陷的深度之间呈线性关系。并对一阶微分信号的特征进行了分析,结果发现,采用一阶微分信号分析可提高脉冲涡流检测系统的线性度。     

基于磁屏蔽的脉冲涡流缺陷检测仿真

针对铁磁性/非铁磁性的脉冲涡流缺陷检测,建立了磁屏蔽下的脉冲涡流检测数值仿真模型,分析了两种金属构件磁屏蔽下的涡流、磁感线分布和涡流检测信号的作用机制。磁屏蔽主要包括线圈无磁屏蔽、线圈内磁屏蔽、线圈外磁屏蔽、线圈内外磁屏蔽四种磁屏蔽方式。仿真结果表明:两种金属构件下的四种脉冲涡流缺陷检测磁屏蔽模型中,线圈内磁屏蔽措施对于提高脉冲涡流缺陷检测的灵敏度最有效。     

铁磁性平板构件腐蚀缺陷的脉冲涡流检测

为检测铁磁性平板构件背部的小型点腐蚀缺陷,使用脉冲涡流检测的方法实现缺陷的检测与识别。基于脉冲涡流检测技术,设计脉冲涡流传感器,在激励频率为32、16、8、4 Hz的低频下对厚度为3、6、9 mm的平板上的腐蚀缺陷点进行了试验。检测结果表明,使用脉冲涡流检测技术可检测到深度1 mm、直径2 mm的圆形点腐蚀缺陷,能有效检测出铁磁性平板表面及背部的小型点蚀缺陷。     

管道腐蚀检测中新型脉冲涡流传感器的设计

提出了一种新型脉冲涡流传感器设计思路。它将脉冲涡流激励场从空间上转化为匀强涡流场,从而等效为一种自差分式的涡流检测技术,因此无需进行差分处理,可避免差分信号的不同步导致的检测精度和灵敏度不高。采用该新型脉冲涡流传感器对钢管腐蚀缺陷进行了检测,试验结果表明设计的传感器具有较高的灵敏度和检测精度。     

Investigation into eddy current pulsed thermography for rolling contact fatigue detection and characterization

This paper reports on the use of eddy current pulsed thermography (ECPT) for detection and characterization of rolling contact fatigue (RCF). Detection mechanisms with eddy currents and heat propagation effects were discussed with RCF modeled as a simple angled defect. Two different angled defects were studied through numerical simulations and experimentally by using uniform magnetic field (UMF) excited by Helmholtz coils. Finally, a rail sample with RCF defects was inspected using UMF excitation. It is shown that ECPT with UMF excitation provides an efficient and robust method to detect angled defects, compared with nonuniform magnetic field (NUMF) excitation.     

锁相热成像无损检测方法的基础实验研究

红外热成像技术是一种新型的无损检测技术,能够成功应用于各种类型材料缺陷检测,但随着无损检测要求的不断提高,特别是对于新型航空航天材料的缺陷检测,如微小尺度缺陷和疲劳损伤等,因此需要加强各种无损检测技术在检测微弱信号方面的能力.锁相热成像技术是一种高灵敏度的热成像技术,在此主要探讨了锁相热成像技术的原理、实现方法以及实验中注意的问题.     

复合材料冲击损伤的超声红外检测

研究了应用超声红外技术检测复合材料试件冲击损伤缺陷。针对红外图像对比度差、缺陷轮廓模糊等特点,采用具有非高斯核函数的LBF模型进行了缺陷的边缘检测,利用缺陷边缘实现了缺陷的定量分析。从试验结果可以看出,LBF模型相对于其它常用的边缘检测方法,能够很好地检测低对比度红外图像的目标边缘,为复合材料缺陷的定量分析奠定了基础。从缺陷的长度和宽度定量计算精度可见,超声红外检测方法对于复合材料的缺陷是一种有效的检测手段,为复合材料的研制提供了强有力的技术支持。     

Investigation on eddy current pulsed thermography to detect hidden cracks on corroded metal surface

This paper explores the feasibility of eddy current pulsed thermography (ECPT) to detect hidden cracks on corroded metal surface without removing the corrosion layer. The detection mechanisms are analyzed by using electromagnetic and heat conduction theories. Experiments are conducted on a metallic bar with three hidden cracks and the validity of ECPT is verified with the analysis of IR images and thermal responses. In order to further improve the detection sensitivity of ECPT, the principal component analysis (PCA) is applied to enhance the features of hidden cracks in the raw IR images by eliminating the effects of uneven corrosion and non-uniform heating. It is found that ECPT combined with PCA provides a convenient and effective way to detect hidden cracks on corroded metal surface.     

基于脉冲红外热成像技术的航空发动机封严涂层检测研究

航空发动机封严涂层质量检测仍然没有有效的无损检测手段，目前还是采用外观检查及破坏性检测方法完成。针对航空发动机封严涂层无损检测需求，开展脉冲红外热成像技术研究，采用闪光灯激励，实现对试件表面热激励，通过热像仪采集图像数据；为了提高图像的分辨率，采用1阶导(1-D)进行图像处理。在完成对人工制作厚度为1 mm的封严涂层试件实验检测后，发现该方法能够有效检测出试件中的2个缺陷，并可有效提取出缺陷大小信息，与实际缺陷大小基本一致，验证了脉冲红外热成像技术对封严涂层检测的有效性。     

超声热成像检测应用实例

简要介绍了超声热成像检测方法的基本原理和特点。该方法利用激励超声波在缺陷处产生机械振动,使缺陷处因热弹效应和滞后效应等原因释放出热量,用红外热像仪对此局部发热过程进行监测,最后对图像进行分析。由于激励信号的频率调制和特殊的图像处理方法,超声热成像检测法优势独特。对某航空碳纤维增强复合材料的检测表明,该方法能有效检测出裂纹、分层或破裂等缺陷,应用前景广阔。     

Comparison between pulsed and modulated thermography in glass–epoxy laminates

Infrared (IR) thermography is a two-dimensional, non-contact technique which can be usefully employed in non-destructive evaluation of materials. Basically, two different approaches are possible: traditional pulse thermography (PT) and modulated (or lock-in) thermography (MT). The attention of the present work is focused on the peculiar aspects, which characterise the two different techniques. Tests are carried out by considering glass–epoxy specimens and the results obtained, by employing either PT or MT, are compared. The capability of each technique, to detect a defect and give precise information about size, depth and thermal resistance of the defect, is analysed. The advantages and disadvantages of using these techniques are discussed in order to assess the fundamental requirements for the most appropriate choice in quality control processes.     

玻璃钢蒙皮纸蜂窝材料的无损检测

玻璃钢纸蜂窝材料的蒙皮分层缺陷以及蒙皮与蜂窝之间的脱粘缺陷将直接影响蜂窝结构的机械性能和工作性能,必须对其进行无损检测。利用红外热成像系统及超声C扫描系统分别对玻璃钢纸蜂窝材料的蒙皮质量及胶结质量进行检测,两种方法各有忧劣：红外热成像系统检测过程时间短,效率高,分层缺陷及脱粘缺陷均能检测到,而超声C扫描系统可检测出所有脱粘缺陷,且纸蜂窝结构清晰,但只检测出了部分蒙皮分层缺陷。