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.     

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。     

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.     

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。     

复合材料锁相红外热像法无损探伤技术研究

为了解决复合材料红外热波定量识别缺陷的难题,从锁相热像法的原理出发,利用数值计算的方法对锁相热像法在检测中的应用问题进行研究。建立相位差与缺陷深度的关系,进而识别缺陷尺寸;对不同缺陷存在最佳检测频率,能使相位差最大;对于同一缺陷,同一频率,幅值差与激励信号强度成正比。这对红外热波无损探伤的定量检测和评估、锁相激励信号参数的优化等具有重要意义。     

线性调频激励的红外热波成像检测技术

线性调频激励的红外热波成像检测技术是一种基于线性调制热波信号处理的主动式红外热成像技术,能够弥补传统红外锁相热像检测的单一调制热波只能探测相应扩散深度缺陷的不足,可准确检测不同深度范围内的缺陷形状及尺寸。阐述了线性调频红外热波成像检测技术的原理、分析方法和实验。采用有限元方法对线性调频啁啾(Chirp)规律变化热流在构件中的传递过程进行了分析。利用相关算法计算了表面温度(热波)信号的相关峰值及其对应的时间,形成了表面温度相关峰值图像与峰值时间图像。利用Chirp规律调制卤素光源作为热激励源对金属平底孔试件进行激励加载,通过Jade MWIR 550 焦平面红外热像仪进行图像序列采集。分别利用时域相关处理与频域FFT扫描得到了表面温度(热波)信号的相关峰值及对应时间图像和不同频率下的相位图像。试验结果表明,在给定激励条件下,相关峰值图像和频域相位图像能够可靠地确定不同深度缺陷的几何特征。     

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。     

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。     

钢轨轨脚裂纹红外热波无损检测实验(英文)

目前,超声检测在钢轨裂纹检测中得到了广泛的应用,但在钢轨裂纹检测过程中,超声波检测方法存在一定的盲区,未能检测到轨脚两侧的裂纹。针对超声波检测方法的不足,搭建了一种红外热波钢轨踏面裂纹无损检测平台。钢轨裂纹红外热波无损检测平台是红外无损检测领域的一个新的研究方向,实验平台的建立主要包括3部分:热激励源的选择、实验平台的搭建、红外图像的提取。该技术用于通过热激励源加热轨底表面。根据热波理论,钢轨表面到轨底内侧的传热过程受钢轨的物理特性和内部结构的影响,如果钢轨内部存在缺陷,则缺陷类型会影响钢轨表面的温度分布。根据钢轨表面温度信息的分布,确定钢轨内部缺陷的位置,达到检测钢轨裂纹的目的。实验结果表明,裂纹对应的轨底表面温度高于无裂纹对应的轨底表面温度,证明红外热波无损检测对钢轨裂纹检测是可行的。     

民航飞机主动红外热波成像检测技术应用进展

根据主动加热方式不同,论述了脉冲加热、锁相调制加热、超声加热、微波加热等主动红外热成像无损检测技术理论基础和技术特点;综述了主动红外热成像无损检测技术用于飞机机体结构缺陷、蒙皮腐蚀、复合材料缺陷、发动机管路堵塞与叶片裂纹等无损检测方面的研究成果;结合主动红外热成像实验技术特点,指出了其在飞机检测方面存在的问题和发展方向。     

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...     

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。     

板材激光加热弯曲成型的研究

建立了板材激光加热弯曲成型的温度场模型,利用有限元分析软件ANSYS编制了分析激光沿直线扫描板材的仿真软件,分析计算了板材在不同参数下的变形规律。计算结果表明,当其它参数不变的情况下,弯曲角度随着板厚的增加逐渐减少;随着板宽增加而增加;随着激光功率增加先增加后减少;随着光斑直径增大而减小;随着扫描速度的增加先增大后减小;板厚或激光扫描速度较大时板材将发生背向激光束方向的弯曲。并从理论上对板材的激光加热弯曲变形规律作了进一步的分析。     

基于涡流锁相热成像的刹车片内部气泡检测

刹车片是汽车必不可少的制动部件,其内部气泡严重影响行车安全。传统敲击听声检测方法主观性强,检测效率低,难以满足准确高效的检测需求。基于涡流锁相热成像具有非接触、大面积检测的特点,将其应用于少金属摩擦材料汽车刹车片的内部气泡检测。采用有限元仿真探索了刹车片结构和内部气泡对相位的影响,并以背钢处相位为参考,分离出气泡存在。对刹车片试样进行检测,并采用水切割观察剖面的方法验证结果。实验表明涡流锁相热成像检测方法能有效检测少金属摩擦材料汽车刹车片的内部气泡。     

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。     

蜂窝夹芯结构脱粘的空气耦合超声检测技术研究

针对当前蜂窝夹芯结构超声无损检测效率低及耦合剂污染等问题,该文提出了使用空气耦合超声透射法进行检测并成像。首先利用COMSOL建立了二维蜂窝夹芯结构空气耦合超声检测模型,通过置入不同大小空气层以模拟实际脱粘缺陷。仿真结果表明,与无缺陷相比,脱粘后超声信号幅值变小,且缺陷越大,超声信号幅值越小。其次制定空气耦合超声透射实验方案,使用频率为200 kHz空气耦合超声换能器对不同脱粘面积进行实验研究,实验结果与仿真结果趋势相同,验证了该方法的有效性。最后搭建了空气耦合超声C扫描系统,对不同大小脱粘缺陷进行超声C扫描成像。成像结果表明,该方法最小可显示9 mm的脱粘缺陷轮廓,解决了蜂窝夹芯结构的脱粘无损检测。