涡流脉冲热像技术中检测条件的粒子群优化

涡流脉冲热像检测中的检测条件优化是最大化裂纹区域生热量以充分发挥检测系统性能的重要保证。针对检测条件选择人工依赖性强等问题,以含有特定尺寸疲劳裂纹的金属平板试件为研究对象,采用仿真和实验相结合的方法,分析了检测条件对裂纹热响应的影响特点,结果表明:裂纹热响应随着激励时间、激励强度的增加而增强;随着提离距离的增加呈现先增强后减弱的趋势。基于仿真与实验结果,提出了一种用于估算特定检测条件下裂纹热响应的多元非线性回归模型,确定了裂纹热响应与不同检测条件之间的定量化关系。最终引入粒子群优化算法进行了检测条件优化,给出了热响应分布图和检出概率分布图。研究成果为涡流脉冲热像检测中的检测条件优化提供理论指导。     

超声红外热像检测中疲劳裂纹的检出概率模型研究

超声红外热像检测技术的可靠性研究具有重要意义,特定检测条件下不同缺陷的检出概率是衡量检测可靠性的根本方法。文中制作了一系列含疲劳裂纹的45钢试件,实验结果表明:当检测条件确定时,裂纹区域响应热信号随着裂纹尺寸的增大而增强,响应热信号的对数与裂纹尺寸大体上呈线性关系。基于超声红外热像检测数据的统计特征,确定了回归分析模型中变量的形式,采用极大似然估计和Wald法分别给出了检出概率曲线的参数及其置信区间。研究成果能够为评价超声红外热像技术中检测可靠性提供量化依据。     

涡流脉冲热像检测中金属疲劳裂纹的生热分析

涡流脉冲热像技术是一种将电磁生热和红外热成像相结合的新型无损检测技术。针对金属疲劳裂纹生热研究不深入的问题,本文以含有贯穿的疲劳裂纹金属平板试件为研究对象,搭建了涡流脉冲热像检测实验系统,并建立了涡流脉冲热像有限元模型,分析了涡流脉冲热像检测中裂纹生热的规律。研究结果表明:在红外热像中,同一时刻越靠近裂纹根部的位置,温升的最大值越大;在激励过程中,裂纹区域的温升逐渐升高,当激励结束时,裂纹区域的温升则具有逐渐下降趋势,并且呈现先迅速后缓慢的下降速度。进一步揭示了裂纹尺寸对裂纹区域温升的影响。     

超声红外热像检测条件的优化方法研究

在超声红外热像检测中,激励强度、激励时间和工具杆与被测对象之间的预紧力等检测条件是影响缺陷热信号的重要因素。实验和仿真分析表明:激励时间和激励强度的增加将使裂纹生热增强,而预紧力的增加却使得裂纹生热呈现先增强后减弱的趋势,且检测条件对裂纹生热存在交互影响;另外,不恰当的检测条件将导致超声激励系统报警。基于检测条件对裂纹热信号和报警数据的影响分析,文中提出了采用多元非线性回归模型和Logistic回归模型以估算特定检测条件下裂纹检出概率和检测报警概率,最终确定了检测条件的选择范围。上述检测条件的优化方法能够为超声红外热像检测技术中检测方案的制定提供理论指导。     

基于主成分分析的热图像序列盲源分离

在涡流脉冲热像技术中,高频涡流瞬时加热被测物体时,不同区域的热响应会发生混叠现象,这势必影响缺陷区域热响应信号的判别。本文以红外图像序列为观测信号,建立热响应信号的混叠模型;其次,利用不同区域的热响应彼此独立的特点,开展了基于主成分分析的盲源分离数据处理方法研究;最后,建立仿真模型研究了不同区域的热响应形态,采用了基于混叠向量和峰度系数定量分析主成分强化的区域。实验结果表明该方法能够实现不同生热区域的盲源分离,为缺陷的特征提取和识别提供了理论支撑。     

基于横向热传导的下表面缺陷检测

脉冲涡流热成像缺陷检测技术可以对铁磁性材料试件进行快速准确地检测。针对下表面裂纹检测比较困难的问题,本文利用横向热传导的方法检测缺陷。结果表明,下表面裂纹能阻碍热量的横向传递,深度越大阻碍作用越强。通过对采样温度进行标准化处理,试件内部初始温度不同对检测结果带来的影响得到抑制,提高了缺陷检测效率。横向热传导是检测下表面缺陷的一种有效方法。     

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。     

C/SiC复合材料的红外热像无损检测研究

采用红外脉冲热像检测方法对C/SiC复合材料试样中不同尺寸和深度的平底孔模拟缺陷进行无损检测,分析了红外脉冲热像检测方法的检测原理、红外脉冲热像检测结果和微分处理后的检测结果。研究结果表明,对于同一缺陷,红外脉冲热像图中显示的缺陷尺寸随时间变化规律近似服从卡方分布,并且在红外热波信号传播至缺陷深度时,显示的缺陷尺寸最大;对红外脉冲热像图进行微分处理,可提高小缺陷和深度缺陷的检测能力,且能够提高缺陷的识别度;红外脉冲热像法检测C/SiC材料,能发现最小直径为Φ2 mm的缺陷,无法发现深度大于4 mm(直径不大于Φ15 mm)的缺陷;该红外脉冲热像法检测C/SiC材料的最小径深比为1.3。     

脉冲涡流热成像裂纹检测机理仿真分析

脉冲涡流热成像技术由于在导电材料缺陷检测中的优势而成为无损检测的热点。本文运用电磁感应原理及热传导理论,建立感应加热数学模型,利用有限元法分析电磁激励热成像检测缺陷的机理。利用COMSOL有限元软件建模分析了导磁材料和非导磁材料中两种基本裂纹slot和notch附近涡流场和温度场的分布情况,通过分析裂纹附近涡流密度大小和温度场的变化曲线,指出检测导磁和非导磁材料裂纹的最佳观测时间以及温度响应,为下一步的裂纹定量检测提供理论指导。     

平行激励下脉冲涡流热成像响应规律的研究

为探索脉冲涡流热成像技术中涡流与裂纹平行时的响应规律并分析致热机理,运用有限元仿真软件分析了具有贯穿裂纹缺陷的铁磁、非铁磁材料平行激励时的温度分布;运用MATLAB软件提取仿真及实验数据定量分析磁通密度、电流密度、温度等参数并探究了导致铁磁、非铁磁材料温度分布差异的原因;提出铁磁材料除尖端效应外,裂纹内表面趋肤效应导致裂纹边缘温度升高,非铁磁材料裂纹内表面趋肤效应和裂纹边缘涡流密度增大共同作用导致裂纹边缘温度升高.运用高周波电感应加热器进行了实验验证.实验结果与仿真分析存在较好的一致性.研究成果揭示了非铁磁材料平行激励下的温度响应规律,为工程应用中可能的各方向裂纹定性分析和定量表征奠定基础.     

Solder joint crack propagation analysis of wafer-level chip scalepackage on printed circuit board assemblies

The solder-joint reliability of a low-cost wafer-level chip scale package (WLCSP) on printed circuit board (PCB) under thermal fatigue is studied. The solder joints are subjected to thermal cycling and their crack lengths at different thermal cycles are measured. Also, the stress intensity factors at the crack tip of different crack lengths in the corner solder joint are determined by fracture mechanics with finite element method. Furthermore, an empirical equation for predicting the thermal-fatigue life of flip chip solder joints is proposed     

CFRP层板缺陷红外热波雷达成像检测概率研究

建立了Chirp调制激光激励的红外热波雷达成像检测系统,提出了基于分数阶傅里叶变换的Chirp锁相算法和基于希尔伯特变换时域积分的HT算法,实现了对CFRP层板缺陷的检测;合理设计了模拟缺陷的尺寸分布范围与缺陷判定准则,采用Hit/miss法分析了信号提取算法对检测概率的影响;给出了不同检测参数与判定阈值情况下,相关算法、Chirp锁相算法和HT算法提取结果的检测概率数据,确定了红外热波雷达成像系统对CFRP层板缺陷的检测概率水平。     

Feature Extraction Approach for Defect Inspection in Eddy Current Pulsed Thermography

The eddy current pulsed thermography (ECPT) technique is a research focus in the non-destructive testing (NDT) area for defect inspection. Defect feature extraction for defect information analysis in ECPT is limited by image contrast, heat diffusion, background interference, etc. In this paper, a defect feature extraction approach in ECPT has been proposed to improve the quality of defect features, which is based on image partition, local sparse component evaluation, and feature fusion. This method can extract complete defect features by enhancing the defect area and removing background interference, such as noises and heating coil. Two typical steel specimens are utilized to testify the validity of the proposed approach. Compared with other three common feature extraction algorithms in ECPT, the proposed method can reserve more complete defect features and suppress more background interference.     

认知网络中的多用户MIMO线性协作频谱感知问题研究

研究了多用户MIMO的线性协作频谱感知问题以提高频谱检测的可靠性,推导了多用户MIMO线性协作感知系统的局部检测和全局检测策略,建立了在给定误警概率的情况下控制中心通过优化给各个用户的信号所分配的权值来最大化全局检测概率的优化模型。进一步,引入了遗传算法来求解上述全局检测优化问题的最优权值,期望能够有效降低算法在频谱感知过程中检测时间。仿真结果表明,多入多出能够明显提高协作频谱感知系统频谱检测可靠性,而遗传算法高效且稳定,相比较其他算法能够有效改善系统的检测性能。     

Coupling effects of mechanical vibrations and thermal cycling on reliability of CCGA solder joints

The microstructures and crack propagation behavior of CCGA (ceramic column grid array) solder joints after sinusoidal vibration loading, random vibration loading, and thermal cycling test have been discussed in this study. The failure mechanism of solder joints was analyzed using an experimental method and finite element analysis. It was found that the failed solder joints mainly distributed at the peripheral area in the solder column arrays and the crack initiation was mainly caused by mechanical vibrations. The deformation of PCB (printed circuit board) introduced by mechanical vibrations brought the outermost solder columns in CCGA devices with significant stress concentration and induced the initiation of cracks. Furthermore, cracks propagated during the process of mechanical vibrations and thermal cycling. The cracks propagated rapidly and the solder joints finally failed. The structure of the PCB holder was improved to relieve the vibration response from the peripheral joints. No visible crack was found in the solder joints after the same mechanical vibrations and thermal cycling test. The reliability of solder joints have been greatly improved with the new PCB holder.     

超声红外热波检测中的振动特性及声混沌分析

为了消除超声热波检测中的驻波现象对检测结果的不利影响,运用数值仿真方法研究了构件在超声激励下的振动特性和声混沌现象。首先,通过建立含裂纹损伤的复合材料构件的有限元模型,研究了不同激励频率条件下构件的驻波共振模态,发现构件在超声谐波激励下的响应仍是谐波,且响应频率与激励频率相同,容易产生驻波共振。然后,通过改进仿真模型,分析了声混沌对检测结果的影响,结果表明:在相同激励频率条件下,声混沌的产生能够消除驻波,更有助于提高复合材料构件损伤处的表面温差,并且随着激励频率的增加,声混沌现象出现的概率也增加。实际检测过程中,可据此改善检测条件提高检测能力。     

一种多模雷达信号分选方法的研究

面对日益复杂的雷达,提高发现概率并降低虚警概率已成为雷达信号分选的关键技术。提出一种基于BFSN聚类分选结合数据融合的新的多模雷达信号分选方法。仿真结果表明,该方法能够克服传统方法在分选多模雷达信号时造成的增批等问题,并能做到实时、准确分选。最后给出一种计算可信度的方法。