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用于金属平板疲劳裂纹的检测

针对金属疲劳裂纹检测研究不深入的问题,本文以金属平板疲劳裂纹为研究对象,搭建了超声红外锁相热像检测实验系统,分析了调制超声激励下裂纹生热及热信号频谱的规律.研究结果表明:裂纹区域温升以裂纹根部为圆心向外呈圆形辐射状分布,而且温升逐渐递减,但是在调制频率处,裂纹区域与正常区域的相位差和幅值差明显高于其他频率处的数值.进一步,基于实验方法揭示了预紧力和调制频率等检测条件对幅值差和相位差的影响.研究成果将为超声红外锁相热像技术的金属疲劳裂纹检测研究提供理论支撑.     

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.     

锁相热像技术及其在无损检测中的应用

红外热波检测技术是一种新兴的无损检测技术.与传统的被动式红外检测方法不同,该方法将外加瞬时或交变温场施加到被测物,通过红外热像设备监测被测物在外加温场下的表面温度变化.根据外加温场的类型及相应的物理模型对采集到的数据信号进行处理,以图像的形式显示.锁相热像技术使用周期的交变温场与锁相处理方法,具有检测面积大、对表面加热均匀性要求低等特点.与多数锁相红外检测使用的正弦型热源不同,对方波加热红外热像检测系统的原理及验证性实验进行了介绍,并将该系统应用于碳纤维层压板冲击损伤的检测.结果表明:方波加热的锁相热像检测系统结构简单,对厚度不大的试件具有相当好的检测效果.     

基于图像序列的红外锁相热像检测技术研究

介绍了红外锁相热像技术的发展和应用。红外锁相热像技术是一种主动热成像技术,采用了正弦调制光源作为激励源对试件进行激励,利用Cedip JADE MWIR 550焦平面红外热像仪采集红外图像序列,对其特殊的图像序列文件格式进行了分析,研究了数字信号的滤波算法和热波信号FFT处理算法,并采用Viscal C++开发平台编制了红外图像序列信号处理程序。试验结果表明,开发的基于红外图像序列处理的红外锁相热像软件系统可达到国外同类技术的先进水平。     

基于红外锁相法缺陷深度检测的仿真

隐藏在工件内部的粘贴结构缺陷具有隐蔽性和危险性,成为影响生产质量和运行安全的致命因素,运用红外无损检测技术可以对其缺陷进行检测和评估.本文通过仿真模拟,测得粘贴结构在不同缺陷深度以及涂层热扩散系数下的盲频率,研究了缺陷深度和涂层热扩散系数对盲频率的影响,同时利用拟合定量研究了盲频率与缺陷深度和涂层热扩散系数的关系.仿真结果表明,可以通过盲频率求得热扩散长度,进而求得缺陷深度的定量检测方法.     

红外检测技术的研究与发展现状

隐藏在工件内部的粘贴结构缺陷具有隐蔽性和危险性,成为影响生产质量和运行安全的致命因素,运用红外无损检测技术可以对其缺陷进行检测和评估。本文通过仿真模拟,测得粘贴结构在不同缺陷深度以及涂层热扩散系数下的盲频率,研究了缺陷深度和涂层热扩散系数对盲频率的影响,同时利用拟合定量研究了盲频率与缺陷深度和涂层热扩散系数的关系。仿真结果表明,可以通过盲频率求得热扩散长度,进而求得缺陷深度的定量检测方法。     

焊缝内部纵裂纹缺陷表面热特征研究

根据焊缝内部缺陷对内部热量扩散的影响,向焊缝局部表面注入热流,利用大型有限元分析软件ANSYS计算表面温度场分布,分析纵裂纹缺陷引起的表面温度场异常分布.不同长度、宽度及深度的裂纹,距加热面不同距离引起的表面温度场异常分布情况不同.文章重点研究了表面热特征与裂纹缺陷尺寸,缺陷位置及注入的热流密度的定量关系.本文工作可为实施红外无损检测提供方法,并为相关标准的制定提供依据.     

飞机复合材料超声红外无损检测实验研究

结合飞机复合材料无损检测需求,介绍了复合材料试件的材料工艺,分析了超声红外无损检测技术的基本原理及其特点,并对几块复合材料试件进行了无损检测实验,通过实验结果的分析、评估显示,超声红外无损检测可以有效检测复合材料试件中的缺陷,特别是闭合类缺陷。     

铝合金裂纹的脉冲调频超声红外热像检测方法

超声红外热像法相较于其他无损检测方法,具有较大检测范围、结果直观、对裂纹损伤具有选择识别特性。针对超声红外热像检测技术检测铝合金试件的裂纹缺陷展开实验研究。首先,建立理论模型,以超声激励下的裂纹区域生热机理和热波扩散行为的有限元仿真分析结果为基础,介绍了调频脉冲超声激励形式,并针对表面热波信号的提取给出了主成分分析法和双路正交解调算法;其次,采用自主搭建的轻量化超声红外热像检测系统进行脉冲调频超声激励,获取温度序列并进行后处理;最后,在三个铝合金试件上制造大小不同的裂纹缺陷,通过实验验证了特征提取算法的正确性以及超声红外热像法在铝合金材料裂纹检测中的可行性,选用特征图像分辨率较高、能较好地呈现裂纹缺陷的双路正交解调算法的幅值图和主成分分析法的第一主成分,并探究不同脉冲调制参数对检测效果的影响。最终可知,在起始频率2 Hz、终止频率5 Hz、扫描周期6 s时具有最佳检测效果;采用特征值对比度和对比度波动百分比量化裂纹缺陷的检测效果,对于DOD幅值特征图像,相比平均情况,对比度依次提升了48.63%,47.27%以及35.22%;对于PCA第一主成分特征图像,对比度分别提升了41.45%,44.26%以及42.70%。

     

铸件内部缺陷红外无损检测的有限元模拟及分析

随着汽车工业和航天航空业的高速发展,红外无损检测技术在铸件内部缺陷检测中得到越来越广泛的应用,但对缺陷做到准确判定还有一定的距离.以铝铸件内部孔洞检测为研究对象,将有限元分析方法应用于红外无损检测中,通过构建缺陷模型,计算被测物体表面的温度分布,借助有限元分析软件COMSOL得到表面热特征,重点研究缺陷的大小、位置与表面温度间的关系,从而为制定准确可靠的红外无损检测标准提供依据.     

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...     

脉冲和锁相红外热成像检测技术的对比性研究

脉冲红外热成像使用脉冲热源,热源中具有广泛的频率分量,而锁相红外热成像技术使用周期热源,热源频率单一。两种热成像技术的热源工作方式和数据处理方式不同,两种技术各有优缺点。本文利用两种技术分别对电路板和平底洞试件进行了检测,通过实验结果来说明两种热成像技术的区别以及各自的优缺点。     

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。     

二维编织陶瓷基复合材料应力-应变行为

编织复合材料低速冲击损伤主要为内部的分层损伤,采用目视检测无法有效检测损伤,损伤使得结构承载能力严重降低,威胁编织复合材料构件的安全使用。本文使用超声红外热成像技术对编织复合材料低速冲击损伤进行无损检测研究,使用10 J、20 J、30 J、40 J、50 J的冲击能量制作了5个试件。对超声激励过程的温升曲线、空间温度曲线进行了详细分析;对比不同冲击能量试件发现,低速冲击下损伤主要是内部损伤,冲击能量越大,损伤区域越大,且损伤具有延展性。采用曲线分类算法对损伤区域进行了定量识别,发现编织复合材料损伤面积和冲击能量成线性关系。     

超声热红外技术在无损检测领域中的应用

介绍了红外热超声技术的基本原理及其特点,用这种技术对一个碳纤维复合材料T形接头和一块埋有裂纹缺陷的有机玻璃板进行检测,检测出试件表面及亚表面的闭合裂纹缺陷;对两块不同焊接能量激光焊接钢板进行检测,并由实验结果对激光焊接能量和焊缝质量方面给出了分析比较.     

超声红外热波成像在CFRP板螺栓孔损伤检测的研究

螺栓连接由于可靠性高、承载能力强等优势广泛应用于复合材料连接,但螺栓孔处的应力集中作用使其易产生损伤破坏,且工程应用中很多复合材料螺栓连接件无法卸载,传统检测方法较难对螺栓孔损伤进行识别.本文使用超声红外热波检测的方法对复合材料螺栓连接件进行损伤识别,通过仿真研究复合材料螺栓孔裂纹和分层损伤的生热特征,分析了螺栓以及螺栓预紧力对螺栓孔损伤生热特征的影响,并设计实验对仿真结论进行了较好的验证.研究显示当螺栓孔损伤区域超出螺帽覆盖的范围,超声红外热波检测法能快速有效检测螺栓紧固件损伤,结合图像识别方法可以有效提取损伤信息,而且该方法对不同大小的螺栓预紧力以及螺栓与被连接件之间的摩擦生热影响有着良好的适应性.     

铝材管道管壁厚度对激光超声信号影响的探究

为了探究管壁厚度对超声信号的产生与探测的影响,采用有限元法建立了理想化的管道模型,分别探究均匀管壁厚度变化和激发源处、接收端处及传播路径上等畸变管壁厚度的变化对超声信号产生的影响。结果表明,当接收端处管壁厚度较薄时,无法探测到可分辨的瑞利波信号;传播路径上管壁厚度变小到一定程度后,高频成分会出现明显的衰减,但随着厚度的增大又会在一定程度内恢复。这一结果对激光超声在柱状、管状材料的无损检测中的进一步应用提供了有益的补充。