基于连续小波变换的玻璃纤维增强树脂复合材料太赫兹特征增强及缺陷成像

玻璃纤维增强树脂复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)因其耐腐蚀、强度高等优点被广泛应用于航空航天、运输等领域,但在其制作过程中存在分层、气泡等缺陷,故需对其进行无损检测。本文针对不同位置的GFRP脱粘缺陷太赫兹无损检测信号特征微弱的问题进行分析与研究,提出了利用连续小波变换(Continue wavelet transform,CWT)对太赫兹特征进行增强的方法,并通过计算图像对比度客观评价连续小波变换后得到的太赫兹图像。最终选择gaus2小波基函数,对变换后的信号进行缺陷成像,其峰值较原来增强了4.5倍,连续小波变换处理后的太赫兹缺陷成像的图像对比度提升了1.3倍,最终实现了6 mm GFRP 5 mm位置处50 μm脱粘缺陷的识别。      

曲面结构石英纤维增强树脂复合材料分层损伤缺陷太赫兹智能检测

为探索先进预警机雷达罩石英纤维增强树脂复合材料中典型分层缺陷的智能化检测手段,将协作机器人与反射式太赫兹时域光谱系统相结合,搭建了一种基于光纤耦合的反射式太赫兹时域光谱扫查系统,测试所得信噪比的动态范围约60 dB。利用搭建系统对预埋模拟分层缺陷的曲面结构石英纤维增强树脂复合材料样件进行太赫兹无损检测,不同扫描区域获得的反射式太赫兹成像图中均能通过目视辨认出内部预埋缺陷。利用改进的YOLOv4算法在缺陷自动识别中获得90.18%的准确率和91.26%召回率,分别较原YOLOv4算法提高3.37%和4.01%,对小目标缺陷的检测效果良好。实验丰富了预警机雷达罩样件的设计和检测研究内容,探索了曲面结构石英纤维增强树脂复合材料缺陷太赫兹成像,为预警机雷达罩的无损检测提供了新的智能检测工艺,具备工程应用价值。      

太赫兹成像技术在肿瘤检测中的应用

太赫兹(THz)波是频率位于0.1 THz^10 THz的电磁波。因其具有非电离性,以及可与多数生物分子产生共振响应等特性,在生物医学领域有着巨大应用潜力,尤其在肿瘤检测方面。太赫兹成像技术作为生物医学领域一种新的成像技术,吸引国内外多个研究小组对其开展深入研究。本文列举分析了多种太赫兹成像技术在肿瘤检测的应用,其中可分为太赫兹扫描成像、太赫兹层析成像、太赫兹全息成像以及太赫兹近场成像,介绍了这些成像方式的基本原理以及国内外研究现状,最后对太赫兹成像技术在生物领域的未来做出展望。     

基于太赫兹成像的输送带撕裂检测与分类识别研究

针对现有输送带撕裂检测方法存在灵敏度和安全性能低,且无法消除复杂工作环境带来的影响等问题,提出了一种基于太赫兹成像技术的输送带撕裂检测方法。设计并搭建了连续波太赫兹反射式成像系统,采集输送带撕裂的太赫兹图像;对原始图像进行滤波等处理获得低噪声太赫兹图像;最后搭建了基于机器学习太赫兹图像自动分类识别系统,该系统通过提取太赫兹图像的灰度直方图统计特征和几何特征,构建太赫兹图像特征库,并利用特征选择去除特征冗余,最终结合分类器实现对输送带撕裂种类的自动分类与识别。结果表明：通过太赫兹反射式成像系统对输送带进行成像实验,验证了太赫兹波成像技术检测输送带撕裂的可行性;太赫兹图像自动分类识别系统实现了对输送带3种撕裂种类的自动分类与识别,在组合特征下,使用支持向量机（Support Vector Machine, SVM）的分类准确率可达91.6%。     

新型复合材料界面粘接缺陷的CT检测及表征

新型陶瓷基复合材料作为一种热防护材料,与基体的粘接层界面容易出现孔洞、夹杂和裂纹等缺陷,严重影响材料的安全使用性能。针对复合材料粘接界面缺陷问题,开展基于工业CT的粘接缺陷检测及量化表征方法研究。对于CT图像,提出一种数学形态学和FCM阈值分割相结合的方法,用于提取粘接缺陷的边缘,建立相应的量化指标,并进行表征。实验分析表明,通过与标准缺陷面积的复合材料比较,对被测不规则界面粘接缺陷面积的预测误差在±6%以内。应用工业CT成像方法并结合该文提出的分割算法,能有效、准确地分割和量化粘接层缺陷,满足复合材料构件界面粘接层缺陷准确检测及表征的要求,可为新型陶瓷基复合材料粘接结构构件的可靠性评估提供技术依据。     

基于喷射效应的太赫兹高分辨成像研究与进展

太赫兹(THz)成像技术,因其具有能量低、透射率高、波谱范围宽等独特的分析能力,已经在生物医学、安全检查、航空航天等领域展现出巨大的优势及潜在的应用价值,但是较低的空间分辨率制约了太赫兹成像技术的进一步应用。太赫兹波通过具有适当折射率的介质结构产生的“太喷射”效应调控亚波长尺寸太赫兹光场,突破衍射极限对显微系统空间分辨率的限制,同时不损失光场能量和光谱信息,实现高通量、超宽谱的远场太赫兹高分辨成像。本文首先介绍基于纳米喷射的微球透镜显微技术,接着介绍基于太喷射的太赫兹显微技术,最后对基于喷射效应的太赫兹高分辨成像技术的前景做了展望。     

微波透射式振法对复合材料缺陷的检测

本文论据复合材料局部缺陷对电磁波的散射特性,介绍了复合材料内部缺陷的透射式偏振检测法的基本原理,系统设计思想及电路主要部件性能分析并给出了该检测系统对陶瓷材料,碳复合材料内部缺陷的检测结果。     

红外热图像技术在复合材料表面缺陷检测中的理论分析

介绍了脉冲加热红外无损检测的基本原理,利用有限元的方法建立了数学模型,并且给出了Matlab仿真结果,在原理分析和仿真结果的基础上,通过实验证明了在缺陷检测和选择最优热检测参数方面建立有限元热传导模型是有效和通用的工具。     

太赫兹成像技术在爆炸物检测中的应用

太赫兹波是一种电磁波,我们通常所说的太赫兹波的频率一般在0.1到10T赫兹之间。太赫兹波兼有微波和红外线的特点,在测量领域具有很广泛的应用。本论文简要介绍了太赫兹波的特性以及测量原理,同时指出其在爆炸物检测中的应用。     

基于ECT的航空复合材料缺陷检测研究

针对航空复合材料制件在生产和服役过程中产生的缺陷损伤,提出了一种基于电容敏感原理的同面多电极阵列传感器无损检测方法。基于电容边缘效应,设计了一套同面电极阵列的胶粘缺陷检测系统,模拟航空复合材料缺陷的真实分布。电容层析成像(ECT)系统以单电极激励方式工作,根据缺陷材料介电特性变化引起的电容测量值的变化,采用共轭梯度成像算法复现缺陷位置和形状。实验结果表明,所述方法能够准确地判断出胶粘缺陷的位置和大小,能够对2mm厚度碳纤维复合材料内侧的8mm胶粘结构缺陷进行可视化检测,ECT检测系统重建图像质量较高、边缘伪影较少,为航空复合材料缺陷检测提供了一种新的研究方向。     

国内焊接缺陷声学无损检测研究综述

无损检测是保证焊接构件生产质量及保障其使用安全性的重要技术环节。在众多的无损检测方法中,应用最为广泛的是基于声学的无损检测方法。主要阐述了超声C扫描、超声TOFD、超声相控阵、声发射及其他相关声学技术的技术特点、在国内焊接领域上的工程应用及科学研究。在此基础上,结合实验室的研究经历,简要分析了相关研究方法存在的问题,并指出了技术优势及亟待解决的问题。进而论述了超声C扫描图像识别困难、边界模糊及缺陷面积难以计算、克服检测盲区可拓展超声TOFD法的应用范围,以及排除干扰信号对声发射尤为重要的研究现状。最后展望了基于声学无损检测的未来发展趋势。     

波音737飞机发动机反推装置内侧壁板复合材料的无损检测

由于设计不合理,波音737系列飞机中的发动机反推力装置内侧壁板有可能发生热损伤,需对其进行无损检测。通过对比分析,选择了超声波检测技术中的低频表面粘结检测技术来检测该复合材料。实践证明:该技术适于现场检测、效率高,可完成该复合材料的检测。     

桥面铺装病害检测技术研究

在桥梁的全生命周期中,桥面板是最容易出现病害的部分。桥面铺装层常常由于施工方法选择不当、混凝土老化、钢筋锈蚀等原因产生各种病害,这对桥梁结构、使用性能都会造成不利影响,因此有必要对相关病害进行检测,并对桥面质量做出相关评价。本文介绍了国内外四种主要无损检测方法(半电池电位法、探地雷达法、冲击回波法、红外热成像法)的工作原理以及相应的检测设备,利用其中一种或几种方法能准确评估桥面板的恶化情况,对桥面板状况进行快速、无损检测,为实现桥面铺装的准确检测提供技术支持,从而减少结构病害,延长桥梁的使用寿命。     

中美核设备无损检验人员资格评定差异分析

对核设备无损检验从业人员进行资格评定是减少核设备制造过程中人为失误造成质量事故的重要方法之一,相关标准是执行无损检验活动的基本依据。梳理了现行中美两国核电设备无损检验人员资格评定的法规标准,对比分析了两者对文件类型和适用范围、人员资格分级、培训和评定程序、评定机构和发证机关、从业限制和文件保存等的规定。建议我国核能行业标准建设进一步参考国外类似标准,优化现有标准,为将来核能行业无损检验人员的培养提供更有利的参考。     

基于BP网络的苹果硬度高光谱无损检测

目的为了实现基于高光谱成像以及误差反向传播(BP)网络模型的苹果硬度快速无损检测。方法利用高光谱成像采集系统采集采后"富士"苹果的高光谱图像,然后提取整个苹果样本区域的平均反射光谱;利用连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)实现对标准正态变换预处理后光谱数据的降维;研究基于全光谱以及特征光谱的预测苹果硬度BP网络模型。结果采用SPA和CARS分别从256个全光谱中提取了18个和16个特征波长,明显提升了预测模型的运行效率,且SPA+BP网络模型具有相对较好的苹果硬度预测能力(rp=0.728,RPm=0.282 kg/cm2)。结论研究表明基于高光谱成像技术和BP网络建立的预测模型可快速无损预测苹果的硬度。     

基于系统解卷积技术的波纹管压浆质量检测

提出了一种基于系统解卷积技术的波纹管压浆质量检测方法,利用系统分析技术结合解卷积补偿特性处理回波信号,并分析处理后的波形的首波响应时间,对缺陷的位置及大小做出判断。利用有限元进行了理论模拟仿真,采用系统解卷积技术处理并分析回波数据,结果表明解卷积后的波形的首波的响应时间与缺陷表面深度值存在一一对应关系。通过实际制作模型并进行实验测量,验证了仿真的结果。     

基于FCM优化的平面阵列电容成像算法

为提高平面阵列电容成像系统的成像精度,提出了一种基于FCM数据优化的成像算法。根据平面阵列电极电容数据的特点,为减小电容测量误差对介电常数的影响,利用FCM算法对测量电容值的不断收敛以实现数据优化的作用,在减弱噪声的同时提高电容值数据的稳定性。在此基础上,对一种隔热材料胶层进行缺陷检测实验,使重建图像的相关系数得到了提高,减小了图像重建误差。实验结果表明:图像重建结果的优化算法可获得更加稳定、有效的电容数据,胶层缺陷图像重建精度具有较大提升。     

基于信息化检测分析平台的蛋黄派镀铝复合膜包装比较研究

针对国内蛋黄派食品的外包装对产品的保护性能水平层次差别较大的现象,利用多种具有物联网信息化功能的包装检测设备及数据分析平台,对不同品牌蛋黄派的镀铝复合膜的物理机械性能、阻隔性能以及溶剂残留等质量管控指标快速地进行了相关试验;将试验数据进行了比较,结合蛋黄派食品的特性以及镀铝复合膜的生产工艺,分析了不同镀铝复合膜包装质量差异的原因,为蛋黄派食品企业在外包装质量控制方面提供参考依据。     

基于改进SR3模型算法的ECT图像重建研究

针对电容层析成像技术应用于气固两相流检测时,图像重建过程中存在的不适定性问题,提出一种稀疏松弛正则化回归模型(SR3)应用于ECT图像重建。采用软阈值迭代法和梯度下降法为SR3模型求解器,向SR3模型中加入L1、L2惩戒项,并设计滤值环节优化解向量。实验结果表明,改进SR3模型算法相比Tikhonov正则化算法、L1正则化算法及原SR3模型算法,重建图像精度明显提高,图像相对误差显著降低,有较好的成像效果。