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。     

红外锁相无损检测及其数值模拟

在传热学的基础上,通过对红外无损检测的锁相检测方法进行分析研究,建立了一个二维瞬态导热模型;并利用有限体积法对建立的模型进行正弦热流激励条件下的温度场模拟计算,在此基础上对红外无损检测中的锁相检测法进行了数值模拟实现,从理论计算的角度揭示了锁相检测法及其相位差与调制频率、缺陷深度、高度、宽度以及材料等因素的关系,得到了多组定量关系曲线,模拟计算结果能够对最佳调制频率和盲频的预测提高参考,为优化锁相检测提供了理论依据.     

激光超声检测带涂层金属表面裂纹的数值研究

为了研究线源脉冲激光激发的超声波在带涂层金属板表面裂纹检测方面的应用,采用有限元模拟的方法,分别建立了含有裂纹的带镍涂层和不带镍涂层金属板模型,并模拟出激光激发出的瑞利波以及瑞利波的传播过程。通过对接收点处的波形进行理论分析,得出了涂层厚度、裂纹深度与瑞利波时频域信号的关系。结果表明,瑞利波波速随着涂层厚度h的不同而不断变化;当表面存在裂纹时,不带涂层模型的反射瑞利波与剪切瑞利波的到达时间差Δt与裂纹深度h_c成线性关系,带涂层模型的Δt与h_c以涂层厚度为分界点成分段线性关系。此研究结果为实际测量带涂层金属板的表面裂纹深度提供了参考。     

红外图像序列处理的锁相热成像理论与试验

红外锁相热成像技术是一种基于热波信号处理的主动式红外热成像技术,特别适用于复合材料及复杂结构构件的无损检测.阐述了红外锁相热成像技术的原理,采用有限元方法对正弦规律变化的热流在构件中的传递过程进行了分析.利用正弦规律调制光源作为热激励源对不同材料的试件加载,通过Jade MWIR 550焦平面红外热像仪进行图像序列的采集,深入研究了图像序列数字滤波算法,并采用Savitzky-Golay数字平滑滤波算法消除了高频噪声的影响,在此基础上,利用FFr算法得到了热波信号的幅值与相位图像,并采用Visual C++平台开发了基于图像序列处理的红外锁相软件检测系统.试验结果表明,通过选取适当的激励加载频率可准确获得缺陷特征.     

带涂层金属板件缺陷的激光超声检测研究

针对带涂层金属板件的缺陷检测存在分辨率低,形状、尺寸难确定等问题,基于热弹激励原理、依托两套不同的检测系统对带涂层金属板件的缺陷进行检测,展开对激光超声检测技术的方法研究。首先通过实验验证这项技术的可行性和有效性、检验涂层对缺陷检验有无影响,其次利用实验产生的数据以及图像分析了涂层影响下缺陷波形并对缺陷波进行理论分析,然后对波形参数进行了实时计算最终得到了50 μm涂层影响下缺陷的形状和尺寸特征 。研究结果表明:激光超声检测技术可以实现对带涂层机械板件缺陷的定性定量检测,可应用于工程领域的实时在线检测,并有良好的发展前景。     

激光红外热成像铝合金表面裂纹检测表面处理的研究

通过搭建激光红外热成像检测平台,对已制备的铝合金光滑表面及表面处理后裂纹缺陷试样进行检测,对裂纹处的红外热图和温度数据进行分析,并且为了突出表面处理检测效果,用差动式检测方法对比在不同功率下表面处理前后温差变化。实验结果表明,随着功率的增大,裂纹缺陷表面处理前后的温差都存在温差增大的变化,但是表面处理后裂纹缺陷温差变化更加明显。相同功率条件下,裂纹缺陷表面处理后温差幅度远大于表面处理前的温差幅度。可见对激光红外热成像铝合金表面裂纹检测进行表面处理,明显提高其热吸收率,而且相较于表面处理前,经过表面处理后,所需更小的功率,就能取得更大温差,检测效果更好,可检测性更强。     

激光红外热成像材料表面裂纹检测的研究进展

表面裂纹缺陷是材料中危险的缺陷形式,及时发现服役过程中产生的表面裂纹至关重要。激光红外热成像不仅具有传统红外检测的优点,还因激光能量密度高等特有优点,可远距离检测材料表面微小裂纹。综述了激光红外成像系统平台组件及其关键参数对激光红外成像检测的影响。从图像处理、优化工艺参数等角度入手,阐述了激光红外热成像检测表面裂纹缺陷的定性识别,进一步介绍了对材料表面裂纹缺陷长度、宽度以及深度特征的定量表征。最后对激光红外热成像检测表面裂纹缺陷进行了总结归纳,以及展望其未来的发展方向。     

钢板表面裂纹的脉冲涡流热成像定量检测

裂纹是钢铁材料的常见缺陷之一,研究了脉冲涡流热成像技术对钢板表面裂纹的定量检测。对带有表面浅槽型裂纹的45#钢进行了感应加热实验,分析了裂纹附近的温度分布和温度响应。与温升大小相比,温度响应的曲线形态与裂纹深度间的定量关系更加清晰,曲线的形态特征可由傅里叶积分的基频相位提取。引入最小二乘支持向量机完成了裂纹几何轮廓的重构,比较了将裂纹的相位轮廓和温度轮廓分别作为支持向量机输入时的重构结果,发现相位轮廓更加适用于表面裂纹的定量检测。     

Detection of localized UIS failure on IGBTs with the aid of lock-in thermography

IGBTs with embedded current monitors, i.e. realized by separating a small part of the main device emitter and using it as the current sense terminal, are currently used to integrate intelligent power modules (IPMs). In a previous paper [Breglio G, Irace A, Napoli E, Spirito P, Hamada K, Nishijima T, et al. Study of a failure mechanism during UIS switching of planar PT-IGBT with current sense cell. Microelectron Reliab 2007;47(9–11):1756–60] we have demonstrated how, during UIS switching in particular circuit configurations, the interplay between the sense-emitter cell and the rest of the device can lead to latch-up of the lateral p–n–p bipolar transistor and current focalization in the sense-emitter cell which finally causes device failure. In this paper, we show how the location of this very localized failure spot can be very accurately determined with the aid of a very sensitive lock-in thermography setup. The main advantage of this approach is the direct applicability to the failed device without the need of time consuming sample preparation as in other failure analysis (FA) techniques.     

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。     

基于涡流热成像的铁磁材料近表面微裂纹检测

采用涡流热成像技术,对铁磁材料近表面微裂纹进行了检测研究。提出了平行激励热传导方式检测近表面微裂纹的检测方法;数值计算模拟了涡流激励下裂纹处的生热过程,分析了裂纹处的温度分布及其对检测结果的影响;采用平行激励方式对含近表面微裂纹的铁磁材料进行了检测实验,通过提取试件表面温度分布数据,获取其变化速率曲线,实现了对裂纹的检测和识别。结果表明:涡流热成像平行激励方式能够准确地检测到铁磁材料近表面的微裂纹缺陷;选择适当的涡流激励时间有助于提高裂纹处与非裂纹处温度对比,增强检测效果。该方法的研究为近表面微裂纹的检测和定量识别奠定了基础。