碲锌镉材料腐蚀坑及其缺陷特性研究

跟踪观察了Everson腐蚀剂在碲锌镉晶体(111)B面形成的腐蚀坑的形貌特征和空间延伸特性,并分析了各种腐蚀坑所对应的缺陷的特征.研究表明:碲锌镉材料的腐蚀坑具有三角锥型坑、平底三角坑、彗星状腐蚀坑和不规则腐蚀坑4种类型,其中三角锥型坑的坑尖又有5种不同的空间取向.彗星状腐蚀坑、三角锥型坑和不规则腐蚀坑具有定向移动特性.这表明这类腐蚀坑所对应的缺陷与材料的位错相关,但其穿越深度都不超过18μm,即缺陷同时具有局域化的特性.没有观测到平底三角坑的空间延伸特性,其所对应的缺陷可能是材料中的微沉淀缺陷.研究还发现:对于不同样品,各类腐蚀坑的数量和比例可有很大差异.而且,有些腐蚀坑所揭示的缺陷在被观察位置已经消失.因此,简单地用腐蚀坑密度(EPD)来描述碲锌镉材料表面缺陷密度和性能是不准确的.     

基于脉冲漏磁的管道腐蚀缺陷检测的研究

输油管道运输中存在着管道腐蚀现象,对管道的安全运行构成威胁.因为常规漏磁检测技术具有一定的局限性,检测近表面和表面下缺陷较难.提出了利用脉冲漏磁的方法检测管道腐蚀缺陷,并对不同深度的缺陷管道进行了实验.结果表明,此方法能有效识别管道表面和表面下腐蚀缺陷,具有快速、定量检测的特点,有广阔的应用前景.     

基于主动式全景视觉的管道形貌缺陷检测系统

针对现有的管道缺陷检测技术不能同时对管道的形、貌缺陷进行检测与评估这一工程难题,在前期研究工作的基础上,设计了一种基于主动式全景视觉的管道内部缺陷检测系统,能够快速获取管壁密集点云的三维坐标,同时对内壁表面缺陷进行检测与评估。首先利用主动式全景视觉传感器（AODVS）实时获取内壁全景图像和激光横断面扫描全景图像,然后对管道内壁全景图像进行柱状展开、预处理和缺陷检测及分类等处理;然后对激光横断面扫描全景图像处理,计算管道内壁点云的三维坐标,进一步对管道缺陷部分进行定量分析,最后利用三维建模技术重构带有真实纹理信息的管道模型。实验结果表明:文中设计的检测系统能够对管道凹凸形变、孔洞、管壁裂缝、腐蚀等缺陷进行检测与分析,具有较高的检测精度,为管道内表面三维测量和重构提供了一种新的手段。     

焊缝表面缺陷的涡流红外热成像检测

焊缝对金属结构的完整性起关键作用,而焊缝表面气孔缺陷是威胁金属结构整体性的缺陷之一。文中将涡流热成像技术与漏磁相结合,实现对人工模拟焊缝表面气孔缺陷的快速检测与全面描述。通过采用数值模拟方法分析了检测区域电磁场分布和温度分布,验证该方法可在检测区域形成相对均匀的电磁场。利用涡流热成像实验平台对不同直径与深度表面气孔缺陷进行实验检测,分析缺陷大小对温度的影响。同时与ICA图像处理算法相结合,减小焊缝边缘效应的影响,进一步增强原始图像中缺陷特征。结果表明：该方法对尺寸较小的气孔缺陷具有较高的灵敏度,可以显著提高焊缝缺陷检测能力,且相对于气孔缺陷深度,缺陷直径对于表面温度影响较大,可利用温度曲线1阶导数峰值更清楚识别不同大小的缺陷。     

大直径SI-GaAs中的位错和微缺陷

利用化学腐蚀法对直径150mm LEC SI-GaAs单晶片进行腐蚀,并用金相显微镜对腐蚀后的样品进行检测.在样品中发现了不同形貌的位错和微缺陷,其中球形微缺陷和胞状位错尤为常见.本文对样品中缺陷的类型、密度和分布等情况进行了描述和讨论.     

基于神经网络的IC芯片图形缺陷检测技术研究

基于卷积神经网络的IC芯片图形缺陷检测方法,针对具有缺陷特征的图形图像样本集进行机器深度学习训练,可实现对IC芯片图形中如断线、起泡、腐蚀、划痕、裂纹、污染、崩边等图形缺陷的识别和区分.实验证明,这种方法可用于集成电路芯片的图形缺陷测试.     

大直径SI-GaAs中的位错和微缺陷

利用化学腐蚀法对直径150mm LEC SI-GaAs单晶片进行腐蚀,并用金相显微镜对腐蚀后的样品进行检测.在样品中发现了不同形貌的位错和微缺陷,其中球形微缺陷和胞状位错尤为常见.本文对样品中缺陷的类型、密度和分布等情况进行了描述和讨论.     

缺陷对红外测温反推内壁温度的影响分析

利用红外热像仪获得外壁温度,在简化的一维模型下反推内壁温度。分别分析了壁内存在缺陷,考虑缺陷内的空气对流换热及表面辐射对反推内壁温度的影响。反推的内壁温度大小与缺陷厚度成线性变化,而随着缺陷内介质导热系数的增加成非线性下降趋势,缺陷位于壁内时位置的影响可忽略。考虑缺陷内空气对流换热的影响下得出的温度与纯导热条件下得出的温度存在较大误差,辐射的影响可以忽略不计。结论对于实际工程中准确确定内壁温度有一定的指导作用。     

基于特征空间的无监督换向器表面缺陷检测

为了实现换向器表面缺陷自动检测,针对实际缺陷样本数量少、标注成本高等问题,设计一种基于特征空间的无监督换向器表面缺陷检测方法.利用预训练的EfficientNet网络提高对于特征的提取能力;同时提出一种平衡利用不同深度特征信息建立异常图的方法,加强对于缺陷轮廓的识别精度;通过对每个像素分别建立高斯分布,实现像素级缺陷分割.实验表明,提出的方法对缺陷样本的识别精度达到98.7％,对缺陷区域的分割精度达到98.0％,具有较好的缺陷检测能力,在工业应用上具有研究价值和实践意义.     

弹性声波与表面缺陷相互作用的数值模拟

为了分析材料表面缺陷对声表面波传播的影响,以弹性动力学理论为基础,采用有限元方法数值模拟了声表面波沿金属表面传播及其与表面缺陷的相互作用.通过数值模拟弹性声表面波与不同深度、不同宽度的表面缺陷相互作用过程,得到了声表面波经不同表面缺陷后的反射和透射表面波波形,并对波形进行快速傅里叶变换分析.结果表明,弹性声表面波与表面缺陷相互作用后,产生反射Rayleigh波和透射Rayleigh波:随着表面缺陷深度和宽度的增加,Rayleigh波反射率相应增加,而透射率相应减小.     

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。     

缺陷尺寸对红外热波技术缺陷深度测量的影响研究

缺陷深度测量是脉冲红外热波技术定量测量的一个重要应用,常用的几种测厚方法都是基于一维热传导模型。而实际测厚都是针对有限缺陷尺寸,因而三维热扩散会对深度测量产生一定影响。文中以表面阳极化处理后的铝和玻璃钢材料为例,采用脉冲红外热波技术作为实验方案。提取所获得的热图序列不同缺陷宽度位置处热波降温数据,利用这些数据近似模拟不同深度缺陷在相同缺陷尺寸时受到不同程度的三维热扩散影响。通过研究一维热传导理论模型分析了3种常用方法的测厚原理,并建立了测厚特征时间与缺陷深度平方线性关系。结果表明:缺陷尺寸对各线性关系的斜率和截距均有影响,且热扩散系数较小材料的斜率明显大于热扩散系数较大材料。     

碳钢中缺陷的脉冲红外热成像无损探伤

由于碳钢材料在许多领域有着非常广泛的应用,所以研究碳钢的无损探伤规律具有很重要的现实意义。为探究碳钢在脉冲红外热成像无损探伤中的规律,特设计A、B两种标准试件,利用脉冲红外热成像技术对两种标准碳钢试件中缺陷的大小和深度进行了定量化研究。研究结果表明,测量近表（l〈1．8mm）小缺陷的大小时,应选择在热脉冲作用后约0．3s进行,此时测量误差比较小,并且对深度小的缺陷进行大小的测量要比深度较大的缺陷困难。对于深度较大的缺陷．只要红外热图像清晰,测量误差都比较小。测量缺陷深度时,当缺陷直径大于6mm时,测量误差比较小。当缺陷直径小于6mm时,误差比较大,甚至无法探测到缺陷。由于热扩散,测量缺陷的深度应选择在热脉冲作用后的短时间内进行,以保证红外热图像的清晰度,减小测量误差。     

基于激光热成像的金属表面缺陷深度检测

为了突破传统方法对材料表面缺陷深度检测的局限性,提出了一种基于透射式激光热成像的无损检测技术。选用激光源作为激励源,对被测材料的缺陷表面进行加热,加热点选在材料表面缺陷正下方处,激光输出功率为50W,加热时间为1s。在加热过程中,材料背面的温度场由于热流在材料缺陷传导过程中的影响而产生温度差异,故使用红外热像仪对加热过程中材料背面的温度场变化进行记录,并使用无缺陷处A点作为参考点,有缺陷处B点作为考察点,通过分析A、B两点的温度变化情况来对表面缺陷的深度进行特征提取。经过实验验证可知,该方法可以在一定条件下对材料表面的缺陷深度进行检测,当A点温度一定时,B点温度与缺陷深度的最优拟合呈指数关系,随着缺陷深度的增长,背面B点温度也随之降低。研究结果为后续的缺陷深度精准量化奠定了基础。     

基于同态滤波-改进最大类间方差的缺陷提取

脉冲涡流热成像是无损检测的重要方法之一。及时发现构件缺陷,能够防止事故发生。最大类间方差分割方法是提取脉冲涡流热成像缺陷的有效方法。同态滤波能够增强图像,提高缺陷分割效果。实验证明基于同态滤波和改进最大类间方差分割方法的缺陷提取效果较好。     

纤维增强复合材料太赫兹成像无损检测

利用太赫兹时域光谱成像技术检测了内含缺陷的玻璃纤维与碳纤维增强复合材料,获得了材料内部缺陷的太赫兹透射图像,从而实现对复合材料样本的无损检测。实验结果表明,太赫兹透射成像技术可检测出多层玻璃纤维复合材料的层间缺陷。但该技术对于碳纤维复合材料中缺陷的检测能力有限,主要是因为碳纤维具有导电特性,导致太赫兹信号对其穿透能力有限。通过对成像模式的调节,太赫兹无损检测技术可对碳纤维材料内部深度约为0.2 mm、宽度为10 mm的缺陷进行成像检测。这为发展准确、灵敏、高效的纤维增强复合材料太赫兹无损检测技术提供了基础实验数据。     

船用输热管道及保温层的红外热像无损检测研究

针对红外热像仪检测船用保温层的内部和外部缺陷及管道漏泄进行了实验研究；研究了缺陷和漏泄的可检测性并对其影响因素进行了分析，并对某舰用锅炉系统的管道进行了实际的检测。结论为：保温层细微的外部缺陷都可以被检测到，而内部缺陷受距表面深度的影响较大，越深越不容易被检测；由于空气的导热系数和保温层的导热系数相差不大，一旦发现有内部缺陷应予以足够的重视；裸金属管道表面漏泄的检测主要是基于水和管道表面发射率的差异而不是温差。带有暖气管道保温层的管道的漏泄比较容易检测到。实际检测研究证明了红外热像仪应用于与船用输热管道漏泄及保温层缺陷检测的可行性。     

基于持续热激励红外检测的风机叶片腐蚀检测

由于海上风电机组检修较为困难,为防止海上风机叶片出现严重故障,提出基于持续热激励红外检测的海上风机叶片腐蚀检测研究,在叶片轻微腐蚀阶段实现腐蚀检测,避免叶片损坏对风机造成更大影响。分析海上风机叶片结构,针对该结构制定海上风机叶片腐蚀检测平台,在被测叶片的表面装置热激励源进行加热,并在叶片外部通过红外热像仪检测加热后的叶片表面温度场变化;采用热传导微分方程,求解持续热激励升温与降温阶段被测区域表面温场,获取叶片正常面与腐蚀面的热激励深度;通过有限元软件ABAQUS依据叶片三维模型,结合热传导微分方程,模拟被测叶片的温度场变化情况,获取叶片腐蚀模拟结果。经实验验证：该方法的红外热成像的测温范围较大,且测温精准度较高,在检测时不会受到检测距离的影响,依然保持较为清晰的检测结果,同时可根据检测得到的腐蚀面温度有效区分腐蚀严重程度。