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。     

基于超声锁相热像技术检测缺陷的热图序列处理

超声锁相热像是以超声频振动做激励源并采用锁相方法对热图信号进行处理,得到热图序列的幅值和相位来判定缺陷的一种红外热像无损检测技术.它能够有效地检测各种材料内接触界面类缺陷.为了提高对缺陷的检测效率和探测能力,基于超声锁相热像技术,对采集的瞬态热图序列进行处理,采用时频分析方法提取瞬态热图序列的相位和幅值.研究固定分析窗宽(分析长度)时窗中心时刻(分析时刻)对检测结果的影响.采用超声红外锁相热像技术对A3钢板材微裂纹进行检测试验研究,结果表明,瞬态热图序列的时频分析方法能够准确检测金属板材的微裂纹缺陷.     

激光超声技术及其在无损检测中的应用

系统介绍了激光超声技术的研究情况,就其激发原理和检测技术作了全面的回顾与展望。综述了激光超声技术在高精度缺陷检测、高速材料表面扫描成像和恶劣环境中的检测应用。     

基于特征值分解的时间反转超声成像技术

由于声波衍射的关系,超声成像系统的检测效果会受到检测深度、传播介质等因素的影响,难以取得理想的高分辨率成像结果。文中基于时间反转声学理论,将基于时间反转矩阵特征值分解的成像算法引入超声成像技术中。在该算法中,每一个非零的特征值均对应一个散射体,通过对时间反转矩阵进行特征值分解得到包含检散射体相位信息的特征向量,将得到的时间反转信号反向发射从而实现对不同散射体的成像。仿真实验结果表明,该算法对于一定深度的缺陷具有更好的检测效果,且缺陷的横向分辨率明显优于一般超声成像算法,这一结果有益于提升超声系统区分多个近距离目标的能力。     

基于数字全息干涉技术的动态超声场成像与检测

为了实现对超声场的非接触全场测量和成像,提出了基于数字全息干涉的动态超声场的测量和成像方法。对超声场的测量进行理论分析,研究了基于数字全息干涉技术的动态声场测量原理。同时,针对不同时刻的动态声场,研究了主要的测量流程和数据分析过程。在此基础上设计了基于脉冲激光器的反射式数字全息显微成像系统,其中包括光学检测子系统、超声子系统和同步控制子系统。实验结果表明,对于动态超声场,可以在一个时间序列中,对不同时刻的超声场进行测量和成像。同时,文中设计了微缺陷试样,利用动态超声场测量技术对微缺陷进行检测。实验结果表明,文中所研究的动态声场测量方法和系统可以有效地识别出试件中微小的内部缺陷。     

超声红外热成像技术在航空发动机叶片裂纹的对比研究

由于航空发动机叶片具有复杂的曲面结构,对服役过程中形成的微小裂纹检测带来了困难,文中采用超声红外热成像技术对航空发动机叶片裂纹实施检测,开展了超声红外热成像技术研究,搭建了超声红外热成像实验平台,并对实际服役过程中产生裂纹的航空发动机工作叶片进行检测.超声红外热成像结果与渗透检测、金相检测进行了对比;实验结果表明,对于...     

基于阵列超声成像法的全预制装配式混凝土结构缺陷检测方法

文章提出采用阵列超声成像法在全预制装配式混凝土结构缺陷检测的原理和计算方法,并结合实践对其检测技术要点进行梳理。研究结果表明：阵列超声成像法在全预制装配式混凝土结构缺陷检测中,主要是结合结构缺陷处底部反射的超声波传播的时间计算缺陷的深度,通过形成的二维图像直观显示缺陷的位置,但是缺陷的结构不能显示,不仅检测精度高,而且当缺陷深度加深时检测精度更高。     

基于超声扫描显微镜的外壳热沉镀层可靠性评价

外壳热沉是集成电路的重要组成部分,外壳镀层质量是影响可靠性的直接因素。目前主要通过目检法来检测镀层的裂纹等缺陷,但由于人员经验的差异,可能会导致检测结果存在差异,且该方法的结果追溯性较差。超声扫描显微镜是一种无损检测设备,被广泛地用于检测塑封集成电路的分层、裂纹和空洞等缺陷,具有较高的分辨率。因此,基于超声扫描显微镜,对外壳热沉镀层的可靠性进行了评价。试验结果表明：超声扫描显微镜能够快速有效地检测出外壳热沉镀层缺陷,并保存检测图像,检测结果的可追溯性较强,可以为镀层缺陷的可靠性评价提供参考。     

MLCC叠层空洞判别超声检测技术研究

通过对超声检测技术的原理进行分析,并将其与X射线检查和制样镜检技术分别进行对比,阐述了超声检测技术在检测片式多层瓷介电容器(MLCC)的裂纹、 分层和空洞等内部缺陷方面的优势.对超声显微镜的扫描原理和扫描模式进行分析,确定了MLCC内部空洞缺陷超声检测的判定方法.并利用B扫描模式对ML-CC的叠层空洞进行了判别和区分,对于提高MLCC超声检测技术检测结果的准确性具有指导意义.     

基于超声热波成像技术的机车钩舌的裂纹检测

铁路机车钩舌部件长期受到挤压、弯曲、冲击,造成材料疲劳,产生细微裂纹,裂纹在铁路机车长期运行过程中会逐渐扩张,容易造成重大事故,因而对铁路机车钩舌裂纹检测十分重要。但铁路机车钩舌部件表面布满铁锈、灰尘、油污等,常规无损检测技术手段无法直接应用,本文采用超声热波成像技术对机车钩舌部件进行裂纹检测,该技术对表面的形状、锈迹、粉尘及污染等不敏感,在裂纹等缺陷检测中有特殊的应用优势。通过该系统对机车钩舌的裂纹检测,成功检测出钩舌裂纹缺陷,验证了该技术对机车钩舌裂纹的检测能力。     

列车门覆板-铝蜂窝脱粘缺陷的红外热像检测

为了检测列车门脱粘缺陷,采用红外热像获得覆板表面温度分布和变化规律。在物体表面温度-红外热波-红外热像理论的基础上分析了影响列车门脱粘缺陷红外热像质量的因素。实施了室内非稳态非接触穿透式加热方式列车门脱粘缺陷红外热像检测。实验中拍摄了180 s时长的试件热像,设置了脱粘区与无缺陷区内的平均温度之比作为特征值;获得了该特征值随时间变化的曲线。该特征值可用于列车门覆板-铝蜂窝脱粘缺陷红外热像检测,作为确定最佳检测时段和最佳检测温度的依据。     

一种新的红外热像图分析方法及其在乳腺肿瘤诊断中的应用

本文基于热断层的思想,提出了用于分析人体内热源信息的一种新的热像图分析方法。通过建立有内热源的热传导微分方程,得出方程的解。再结合实际,应用叠加原理将体表的正常体温和异常热源的温度叠加起来,得出了有内热源的体表温度分布表达式,利用该表达式对红外热像图上可能的病变区域的温度数据进行了分析处理。处理过程中选择了两个参考变量:热源的深度h和热源的发热强度q。深度h对应于肿瘤解剖位置的深度,发热强度q对应于肿瘤的性质:良、恶性的判断。临床病例证明,这两个参数对肿瘤的定性、定位是很有效的。     

光激励微硅梁谐振机理研究

用实验的方法研究了微硅梁在光激励下产生谐振的机理 ,解释了微硅梁在光激励下的谐振是由于光 热 机能量转化的结果     

用热像仪测试面源红外诱饵面积的方法及误差分析

红外诱饵面积是决定面源红外干扰弹作战性能的关键指标,用红外热像仪可实现对面源红外诱饵面积的测试.本文针对红外热像仪的测量原理和计算方法,对面源红外诱饵面积的测试方法、数据处理方法及影响测量的误差因素进行了研究.该测试方法简单易行,在考虑影响因素后实施测量,并对测量数据进行大气透过率修正,可大大提高测量的准确度.     

基于激光热成像方法的奥氏体钢表面缺陷表征

有源热成像是当今广泛使用的无损检测方法,可利用材料热特性完成缺陷表征。本文使用激光作为热成像的激励源,使用激光局部加热试件,产生的球形热流允许以任意方向检测缺陷。在加热过程中,能量扩散完全覆盖缺陷区域,在散热过程中,缺陷的存在会使得激光器的热足迹呈现不对称性,红外热像仪实时监测表面温度场分布,实现表面缺陷的可视化检测。通过实验验证以及对实验结果的图像分析来完成缺陷表征,结果表明:在散热过程中,红外热像仪可实现对缺陷的可视化检测,通过图像锐化处理检测缺陷边界,得到缺陷的形状分布,完成缺陷的定位表征。     

透射法的红外热波缺陷定量检测研究

脉冲红外热波检测是一种新兴的无损检测技术,通常采用反射型激励方式。针对反射法缺陷深度检测误差大的不足,系统分析了透射法的红外脉冲热波定量检测缺陷深度。通过分析材料在脉冲热激励下的一维热传导模型,探讨了缺陷深度的红外测量原理。利用表面温度一阶微分峰值时间法建立特征时间与缺陷深度的关系,实现对缺陷深度的定量检测。以PVC板人工楔形槽缺陷为例,采用透射法与反射法对比实验分析缺陷深度的测量误差。结果表明,反射法在对缺陷进行定量计算时需要选取参考区域,而透射法对数据的处理不依赖参考区域,避免参考区域所带来的误差。透射法直接加热缺陷面,响应时间短,通过求解缺陷处的特征时间计算缺陷深度,检测精度得到大幅度提高。     

缺陷表面温度分布及空腔自然对流对红外检测的影响

对存在内部缺陷的板状结构的传热建立了二维物理和教学模型。通过有限差分法求 解得到了检测表面的温度分布。得到了缺陷尺寸、深度以及缺陷的当量导热系数对检测表面温度分布的影响规律;通过建立一维模型,分析了缺陷空腔内自然对流换热对检测表面温度分布的影响。研究认为,随着缺陷厚度的增加,缺陷的导热系数与被检材料的导热系数差异扩大,表面的最大温差增大;表面最大温差随缺陷的长度和缺陷深度的增大先增加后减小;缺陷厚度大概在10mm范围内自然对流开始起作用,高于此值后,自然对流换热对表面的温度分布具有显著的影响,并且此缺陷的厚度值受试件材料、表面对流换热系数的影响可以忽略。     

红外热像技术在电气火灾隐患检测中的应用

为了使红外检测电气火灾隐患方法能更好地应用在消防监督检查工作中,根据红外热像技术诊断过热型电气火灾隐患的原理、方法及特点,选取了红外热像检测电气火灾隐患应用实例,并分析判断应用场景过热型电气火灾隐患危险程度,总结出红外热像检测电气火灾隐患方法的不足和缺陷之处,并提出了建议。     

基于有限元的材料红外无损检测研究

通过有限元求解材料的二维导热模型,利用ANSYS仿真获取材料表面的温度分布,把表面温度计算值和仿真结果的误差平方和作为目标函数,借助于共轭梯度法来优化该目标函数.仿真结果验证了算法的可行性,可以达到红外无损检测的目的.研究表明:材料内部缺陷深度和材料的热导率是影响表面温差的重要因素,缺陷距离表面的深度越小,材料表面的温差越大;材料表面温差随热导率的增加呈现为先增大后减小的趋势.该方法可获得材料内部缺陷较为准确的位置和缺陷大小信息,为红外成像无损检测提供了可行的手段.     

凝视焦平面热像仪的红外图像增强技术

文中阐述了红外图像增强算法的种类和各自的优缺点,完成了凝视焦平面热像仪红外 图像算法(图像增强、直方图均衡) 的提取和实现,从中选择出适合的图像增强算法应用于红外图像处理中,达到了预期的效果。