涡流脉冲热像检测中疲劳裂纹的检出概率

在涡流脉冲热像检测中,检出概率是评价检测可靠性的最重要的指标之一。通常,检出概率是指在特定检测条件下特定尺寸的缺陷被检出的概率。首先,以含有不同尺寸疲劳裂纹的金属平板试件为研究对象,通过正交试验方案设计,完成了对不同检测条件下不同尺寸裂纹试件表面热响应信号的提取;然后,采用线性回归模型建立了裂纹区域的热响应信号与裂纹尺寸的定量化关系,并采用极大似然估计法给出了裂纹检出概率模型中的具体参数;最后,基于Wald方法求得了检出概率的置信区间,并绘制了检出概率曲线。研究成果可为涡流脉冲热像检测的可靠性评估提供量化依据。     

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。     

超声红外热像技术中金属平板裂纹的生热特性

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,缺陷区域生热特性的研究有利于最优化检测方案的制定。实验分析表明:超声激励作用于含贯穿裂纹的金属平板时,与激励同侧的裂纹区域温度升高比异侧更明显,但裂纹面总体的生热效率稳定。针对上述实验现象,采用显式有限元方法建立了与实验系统对应的仿真模型,进行了机热耦合分析。在仿真模型中,采用压电-力类比方法模拟超声换能器的逆压电效应,并引入动态松弛模拟预紧力对被测平板初始状态的影响。仿真与实验结果得到了一致的裂纹区域温度分布和裂纹面生热规律,建立了裂纹面生热效率与裂纹面摩擦力及相对运动速度之间的联系,揭示了工具杆和被测平板之间的预紧力使裂纹面接触状态改变是裂纹生热向激励同侧偏移的直接原因。     

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。     

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。     

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.     

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。     

超声红外热像中激励源位置对裂纹生热的影响

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,裂纹生热效果直接决定了裂纹的可检测性,而激励源位置是影响裂纹生热的因素之一。针对激励源位置对裂纹生热影响不清楚的问题,建立了超声换能器与被测金属平板的有限元模型,并搭建了超声红外热像检测系统;研究了不同激励源位置时裂纹的生热特性;并利用等效摩擦力、等效速度以及等效热流进行了有效验证。研究表明:当激励源位于裂纹面正下方时,由于裂纹面两侧振动同步,裂纹生热效果将受到抑制;而随着激励源位置向两侧移动,裂纹生热呈现出先波动上升后波动下降的趋势,而且预紧力越大波动越剧烈。研究成果有效地揭示了激励源位置对裂纹生热的影响规律,为超声红外热像技术的检测优化奠定了理论基础。     

脉冲涡流热成像缺陷检测图像的因子分析

脉冲涡流热成像缺陷检测技术可以对导电试件进行快速准确的检测,但是容易受表面加热不均的影响。采用因子分析法计算了红外图像序列的公因子图像,对45#钢的上表面和下表面裂纹进行检测,并与主成分分析法比较。发现因子分析法能够抑制表面不均匀加热的影响,扩大裂纹的检测范围,因子分析法重建的图像质量要优于主成分分析法,并能结合实际给出合理的解释。在提高计算效率方面,公因子图像在热像仪采样频率低至50 Hz时仍然可以有效识别出裂纹,选取合适的图像序列和公因子数可以减小数据处理量并提高图像质量。     

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.     

脉冲相位法用于复合材料层析检测的研究

为了提高脉冲热像无损检测技术对复合材料缺陷的检测能力,研究了脉冲相位法用于复合材料层析检测的可能性。介绍了利用脉冲相位法对脉冲热像图进行数据处理的原理,进行了CFRP层板的脉冲相位法检测实验,并从传热学角度对实验结果进行了分析。实验证明脉冲相位法用于复合材料的层析检测是可行的。     

涡流检测中缺陷形状可视化的一种新算法

涡流检测反演技术是一种非学重要的反演缺陷形状尺寸的无损检测方法，本文运用了Dirichlet边界条件下涡流检测反演的远场区域导数，构造了反演缺陷形状的一种新算法，并且给出了算例，数值反演的结果与实际缺陷吻合得较好。算法是可行、正确的。     

基于脉冲红外热像法的表面下识别的有限元模拟

利用ANSYS有限元分析软件对不锈钢平底孔两种深度4种缺陷试件进行建模,施加单面热流,模拟了脉冲红外热成像检测过程。计算被检不锈钢表面的温度变化和分布,提取相应缺陷表面对应区域的降温曲线,计算不锈钢缺陷界面热反射系数,并与实际脉冲红外热成像用于表面下识别检测实验结果进行对比。考察了有限元分析方法用于表面下缺陷类型识别的可行性,为进一步进行脉冲红外热成像用于表面下识别检测提供借鉴。     

采煤机关键部件故障分析与诊断

涡流脉冲热像（Eddy current pulsed thermography,ECPT）技术是一种新型的无损检测方法,广泛应用于金属材料结构的检测,但该技术常依赖人工经验提取特征进行裂纹检测与识别,自动化和智能性化程度不足。结合涡流脉冲热像技术以及循环神经网络（Recurrent Neural Network,RNN）的特性,提出一种基于双向长短期记忆网络（Bidirectional Long Short-Term Memory Network,Bi-LSTM）金属疲劳裂纹涡流脉冲热像分类识别方法。实验通过涡流加热装置对被测金属试件进行感应加热,使用红外热像采集装置对金属平板试件进行实时的数据采集,获得图像序列并制作数据集。运用设计的Bi-LSTM模型增强特征向量中的时序信息,对不同尺寸裂纹的热图像进行训练并测试。实验分析表明,Bi-LSTM网络可有效应用于金属疲劳裂纹检测与识别,针对现有裂纹检测准确率可达到100%,优于传统神经网络和其他深度学习的模型,具有更高的识别精度。     

磁致旋光效应测量脉冲大电流技术分析

通过分析磁致旋光效应,提出了利用磁致旋光效应对脉冲大电流进行测量的理论依据,列举了3种典型测量系统的光路设计.经分析,其中四光路系统是一种比较成熟的设计方案,它既没有直流和交流分量分离带来的误差,也没有偏转角正弦函数单调区间的限制,而且扩大了电流的测量范围,其应用前景广阔.     

多功能脉冲恒流源的研究

针对微弧氧化、离子渗氮等离子体表面处理工艺中有时需要电流恒定这一特点,提出一种新型的多功能脉冲恒流源,此电源既可以实现峰值电流恒流也可以实现平均值电流恒流,并且可以进行实时的转换。该电源的设计思想和具体实现方法在文中有详细的阐述,且其2种功能在不同的参数条件下均能稳定工作。另外,将此电源用于部分工艺实验后也产生了较好的效果。     

分解区域方法在涡流检测仿真中的应用

随着现代制造业的发展,涡流检测仿真问题日渐复杂。传统的单一求解区域方法的运用遇到瓶颈,而分解区域方法将复杂的单一区域上的求解转化为较简单的若干个子区域上的求解,克服了传统方法遇到的困难。该文主要介绍分解区域方法在涡流检测仿真中的应用。