玻璃纤维复合材料缺陷的太赫兹光谱检测实验分析

复合材料压力容器缺陷无损检测成为目前的研究热点。基于太赫兹技术(透射式THz-TDS系统和BWO成像系统)在室温下对玻璃纤维样品进行无损检测,获得了分层缺陷样品在0.2~1.8 THz范围内的折射率谱和吸收谱、夹杂金属和热损伤缺陷样品的成像数据。结果表明,太赫兹技术对玻璃纤维分层缺陷、夹杂金属和热损伤缺陷检测效果明显,适用于局部检测对整体性能的判断。     

基于脉冲涡流热成像的钢板缺陷检测研究

脉冲涡流热成像检测技术是一种新型的无损检测方法,研究热成像表面缺陷的数据特征,将otsu分割算法与最大熵分割算法相结合,提出基于最大熵的otsu分割算法,既能较好的分割热图像中的缺陷又能有效的识别目标缺陷的边缘。实验结果表明,相比较其他传统分割算法,具有更好的缺陷提取效果。     

基于THz-TDS的碳纤维复合材料无损检测

基于反射式THz-TDS成像技术对碳纤维缠绕增强复合材料缺陷进行无损检测实验,获得不同缺陷碳纤维样品的成像结果及数据。结果表明,反射式THz-TDS成像技术在0.1～3.5 THz波段对碳纤维复合材料中的热损伤、划伤缺陷、磨损缺陷及孔洞缺陷成像清晰,分辨率较高;且获得的时域波形对样品热损伤缺陷敏感,适用于局部检测对整体性能的判断。     

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。     

红外热像技术无损检测机理仿真研究

根据有限元理论，应用红外热成像测温技术进行无损检测的研究，并对检测的机理进行模拟和仿真，定义了最大表面温差△Ｔ，最佳理论检测时间ｔｏｐ，最佳理论检测灵敏度Ａ等新的物理量，并以陶瓷坯体为例，探讨了影响陶瓷红外热成像无损检测精度和灵敏度的主要因素。     

陶瓷制品红外热成像无损检测的模拟研究

应用红外热成像测温技术和计算机模拟的方法，研究了陶瓷制品的无损检测技术，定义了最大表面温差ΔＴ，最佳理论检测时间ｔ０，最佳理论检测灵敏度Ａ等新的物理量，探讨了影响陶瓷红外热成像无损检测精度和灵敏度的主要因素。     

太赫兹技术在陶瓷基复合材料缺陷无损检测中的应用

太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）是一种通过宽频带太赫兹脉冲携带介质信息,从而完成对样品内部信息提取的无损检测技术。目前,这种技术大多应用于安全监测,外形成像等定性分析领域。将该应用广泛的陶瓷基复合材料做为检测样品,通过建立单点厚度检测模型和光学参数的提取,将该技术用于密度分布检测和孔洞缺陷尺寸检测,进行定量测量。设计并进行了验证实验,对标准材料及缺陷进行了探索性的测量及评价。实验获取了较为理想的时频光谱分析结果及成像结果,显示出了THz-TDS在材料的定量无损检测和探究材料特征方面具有揭示作用。     

蜂窝结构积水的脉冲红外热像无损检测的传热分析

脉冲红外热像无损检测是一种可以检测材料内部缺陷的先进技术,在飞机蜂窝板内部积水的无损检测中有应用前景.用有限元分析软件ANSYS对蜂窝板积水的脉冲热像检测法进行数值模拟,研究可检信息参数(如最大温差和最大对比度)与积水量的关系.分析了从近水测检测、从远水侧检测和蜂窝板立放检测三种检测模式.结果表明:在这三种检测模式下,...     

圆柱铁氧体微裂纹的激光扫描热成像检测

针对用激光局部加热试样引起的横向热流检测裂纹,对低热导率材料表面的微小裂纹成像信噪比较低的问题,提出基于相邻热信号比较的圆柱铁氧体表面微裂纹检测算法。基于几何模型重构运动的圆周表面各点热信号,以激光扫描方向相邻点热信号的欧氏距离作为特征进行成像。仿真分析确定热信号裁剪区间、参考信号位置等算法参数。对6个具有5~35 m宽度自然裂纹的样品进行实验,结果表明,在线激光2.66 mm/s的扫描速度下,裂纹成像信噪比相比常规方法提高1~2倍,可清晰成像出裂纹的形状。     

相移迁移法在激光超声合成孔径聚焦技术中的应用

通过分析脉冲源激光辐照于工件表面激发的多模式、宽带超声体波信号并结合合成孔径聚焦技术(SAFT),实现了对工件内部微小缺陷的检测、定位和成像。首先基于有限元仿真模拟了激光激发超声波在含缺陷样品中的传播过程,编写了基于相移迁移法(PSM)的SAFT成像算法,然后在实验中使用激光在含缺陷样品表面激发超声波,使用激光测振仪探测超声波,并基于已有算法和探测结果对样品内缺陷进行了检测和定位,以验证算法的正确性。有限元仿真以及实验结果均表明,将激光超声技术与频域SAFT-PSM结合,能够有效地对微小缺陷进行检测和定位,且其图像重构速度快于时域SAFT,可为激光超声无损检测提供更快速的实时技术方案。     

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。     

二维内部缺陷的红外瞬态定量识别算法

内部缺陷的反问题定量识别是红外无损检测技术的重要内容,而红外稳态识别方法存在受误差影响大等缺点。文中对具有矩形内部缺陷的试件建立了二维物理和数学传热模型,通过有限体积法求解瞬态温度分布,分析了检测表面的温度分布规律,运用Levenberg-Marquardt法研究了瞬态情况下对缺陷的尺寸和方位进行定量识别的方法。数值算例证明了算法的有效性;初始假设等对识别结果的影响不大;最大检测温差越大,识别结果越准确;瞬态测温法便于得到较大的检测温差,有利于识别结果的准确性。     

基于激光红外检测信号的表面裂纹定量重构

激光红外检测方法作为一种新型的远距离无损检测技术,对于表面裂纹的检测具有很高的效率。本文基于频域叠加法和数据库策略实现了激光激励下表面温度的快速数值模拟,研究了裂纹尺寸与温度分布间的关系,在时域与空域验证了快速数值方法的有效性。为基于红外检测信号实现裂纹尺寸的定量重构,选取合适的特征量并且建立了基于确定论方法的裂纹重构算法。最后,搭建了红外检测实验系统,进行了平板试件裂纹红外检测实验,基于实验信号实现了裂纹的定量重构,验证了重构算法的有效性。     

环境因素对闪光灯激励红外热成像外场检测的影响

为了研究外场环境下实施红外热成像检测时,环境温度、日照、风速等外场环境因素对检测的影响机理及规律,文中以闪光灯激励红外热像法检测玻璃纤维增强塑料层压板分层缺陷为例,通过轴对称分层缺陷的物理建模、有限元仿真计算和基于试块的实验研究,得到了温差、温差最大值、温度对比度和温度对比度最大值等可检信息参数随各个环境因素变化的规律。文中对比了25 ℃和30 ℃环境温度下的仿真结果和实验结果,对比了日照不均和均匀温度下的仿真结果和实验结果,对比了对流换热系数为10 W/(m2·K)与100 W/(m2·K)的仿真结果和正常散热与强制散热的实验结果。基于以上仿真结果和实验结果,得出了如下结论:随着环境温度的升高,温度对比度最大值下降,缺陷清晰度下降,不利于缺陷的检出;日照不均使得温差最大值和温度对比度最大值或者增大或者减小,会造成误判或缺陷漏检;随着风速的增大,温差最大值和温度对比度最大值变小,缺陷的可检性变差,缺陷的清晰程度下降,不利于缺陷检测。     

圆柱面任意方向裂纹的双线阵激光热像检测

圆柱铁氧体磁芯为黑色柱体,裂纹对比度不高,传统机器视觉裂纹成像效果不佳。激光红外热成像技术根据试样表面的温度分布情况检出裂纹缺陷,可用于解决低对比度微小裂纹的检测问题。常用的线激光、点激光在检测裂纹时,平行于激光扫描方向裂纹往往因两侧热流较小而无法检出。双线阵激光热成像检测系统,线阵激光错位排布,营造多方向热流,可实现任意方向裂纹检测。为验证双线阵激光对任意方向裂纹的检测可行性,仿真模拟了0°、45°、90°裂纹的双线阵激光扫描过程。线阵激光由于各点光斑功率分布存在较大的非均匀性,不同参数设计对裂纹检测效果影响大。因此,优化点光斑半径、点光斑中心距、线阵激光错位间距、线阵激光间距、运动速度等设计参数实现裂纹检测信噪比提升。裂纹成像算法根据温度空间梯度成像裂纹,由于光斑的非均匀性,裂纹在两束激光间不同相对位置的梯度大小各不相同。算法选取裂纹在两束激光间具有较大相对梯度的位置,通过多幅梯度图像融合,实现任意方向裂纹检测。对4个具有水平、垂直、倾斜自然裂纹的铁氧体样品进行实验,成像结果清晰直观地显示出所有裂纹。     

二分搜索和压缩感知在激光超声内部缺陷快速检测技术的应用

激光超声检测技术由于其非接触、高灵敏度和高空间分辨率特点,在无损检测领域具有广阔的应用前景。但其在高空间分辨率下进行大面积扫查需要花费较长的扫描时间,实用性受到制约。针对上述问题,文中提出使用二分搜索方法提高了检测速度,并使用压缩感知算法将所探测到的激光超声信号表示为小波基的线性加权组合,最终从二分搜索获得的较少实测激光超声信号中还原出整个待测范围内的信号。进一步,搭建了内部缺陷的激光超声扫描检测装置,使用脉冲激光实现超声的激光激发,多普勒测振仪实现超声的非接触探测,通过固定激发探测距离移动样品的方式实现了基于二分搜索和压缩感知的激光超声内部缺陷快速检测。文中提出的技术不但具有非接触、高灵敏度和高空间分辨率等激光超声的特点,还能提高检测效率。实验结果表明,在120 mm×30 mm×8 mm的铝板上确定缺陷位置需6 min,相比于逐点扫查需要14 min,缩短了体内缺陷定位所需要时间。     

线激光扫描的碳纤维复合材料表面损伤研究

近几年红外热成像技术常被用于材料的无损检测中.针对航空碳纤维增强复合材料(CFRP)表面损伤检测问题,本文提出了基于连续脉冲激光线移动扫描承力结构CFRP的损伤检测思想,搭载了线激光扫描的红外热实验装置.结果显示了线激光热成像对各种尺寸、深度和不同方向的拉伸断裂损伤的敏感性,并采用红外热谱图与温度曲线相结合来判断损伤的...     

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。     

涂层疲劳寿命预测中的红外热像技术应用现状

红外热像技术是一种重要的无损检测技术,与传统的无损检测技术相比优势明显。本文从热喷涂层接触疲劳失效形式出发,综述了传统无损检测技术在涂层疲劳寿命预测研究中的应用现状,以及红外热像技术在涂层服役状态、厚度、缺陷检测等领域的应用实例。同时,综述了融合红外热像技术的信息融合技术在复合材料疲劳极限确定、材料结构健康诊断、裂纹监测等领域中的应用现状。指出了这种技术存在的问题及面临的困难,并对信息融合技术在热喷涂层接触疲劳寿命预测中的应用与研究进行了展望。