热障涂层红外热无损检测的建模和有限元分析

在柱坐标系下以轴对称模型描述热障涂层结构TNDT(Thermal Non-Destructive Testing)的瞬态热传导,建立相应的物理模型.用有限元分析软件ANSYS计算热障涂层结构受热脉冲激励后的温度场,研究TNDT可检信息参数(如最大温差和最大对比度)与脱粘缺陷半径、深度、涂层厚度的关系.结果表明,在涂层厚度一定时,最大温差和最大对比度与脱粘缺陷半径成非线性关系,它们随着缺陷半径的增大而增加,且存在上限饱和值;在缺陷半径一定时,最大温差和最大对比度与涂层厚度成非线性关系,且随着涂层厚度的增加而减小.这些研究结果为热障涂层内部脱粘的红外热无损检测及表征提供了基本理论依据.     

铝试件脉冲红外热无损检测的主分量分析

为了提高铝试件脉冲红外热像无损检测的缺陷探测能力,研究了主分量分析法在热像信号处理中的运用方法及效果.结合脉冲热像序列处理论述了主分量分析的数据准备、计算方法和处理效果.为了考查算法的有效性,对铝合金板进行了脉冲红外热像无损检测实验.结果表明,采用第2、第3主分量图像以及由前几个主分量重建的图像均有增强缺陷对比度和抑制加热不均的效应,从而提高了脉冲红外热无损检测的缺陷检测能力;此外,在检测铝板模拟腐蚀时,能使可探测的最小腐蚀率减小10%左右.     

复合材料蜂窝板积水的脉冲热像检测的研究

 用数值模拟和实验研究了飞机蜂窝板积水的脉冲热像检测的规律。提出了蜂窝板积水检测的新型三维传热模型;用有限元法分析了近水检测、远水检测和立放检测3种检测模式下信息参数与积水量的关系;用脉冲热像实验验证了近水检测的基本规律。结果表明:在这3种检测模式下,最大温差和最大对比度与积水高度均呈非线性关系,随着积水高度的增加而增大。近水检测灵敏度最高,其次是蜂窝板立放检测,远水检测灵敏度最低。积水和富胶对表面温度的影响趋势一致,利用温差曲线或最大温差信息无法区分积水和富胶状态。根据可检信息参数与积水高度的关系曲线可以反向估计积水高度。这些研究结果为飞机蜂窝板积水的脉冲热像检测及评估提供了技术支持。     

脉冲相位法及其在复合材料无损检测中的应用

为了抑制各种因素的干扰,提高脉冲热像无损检测对复合材料的缺陷探测能力,研究了基于像素点时间信号FFT(Fast Fourier Transform)的脉冲相位法及其在复合材料结构检测中的应用.介绍了利用脉冲相位法进行脉冲热像数据处理的原理,讨论了信号处理中的频域混叠和频谱泄漏问题,进行了碳纤维增强塑料试件的脉冲相位法检测实验,以信噪比为指标对图像处理效果进行了定量比较.通过实验说明脉冲相位法不仅具有快速获取原始热像、对表面加热不均不敏感、无需预先知道无缺陷区的位置的优点,而且对随机噪声有较好的抗干扰能力,所得的相位图像有较高的信噪比,因此是复合材料结构无损检测和评估的有效方法.     

因子分析法在脉冲红外热无损检测中的应用

为了提高脉冲热像法PT(Pulsed Thermography)的缺陷检测能力,将因子分析法应用于脉冲红外热无损检测的热像序列处理中.介绍了因子分析法的原理,描述了因子分析法处理并重建红外热像序列的步骤.为了考查算法的有效性,对人工内置缺陷的玻璃纤维增强塑料板试件进行了脉冲红外热像检测试验.结果表明:通过因子分析得到的公因子图像可以进行缺陷识别,因子分析法较主分量法处理数据更加灵活;通过公因子重建图像序列后,可增强缺陷信噪比和抑制加热不均效应,从而提高了脉冲热像法的缺陷检测能力.     

基于GSM/GPRS的无线监控系统设计

介绍了以嵌入式监控终端、用户手机和远程监控中心计算机构建的无线监控系统的设计.着重论述了无线模块在嵌入式系统中的应用方法.介绍了通过无线模块发送和接收短消息以实现对现场设备的监控方法;分析了如何依靠无线模块经过GPRS网络与接入Internet的固定IP计算机建立连接并进行通讯.结果表明,在现有的移动通讯网络覆盖的区域,利用本系统可以完成对现场设备的在线数据采集、远程无线数据传输与监控.在露天场所、野外、移动作业环境或有线网络无法接入的地点建立数据采集与监控系统时,基于GSM/GPRS网络的嵌入式远程无线监控解决方案具有突出的优势.     

固体火箭发动机绝热层脱粘的红外热像检测规律

闪光灯激励的红外热像检测法是一种非接触式的光学无损检测技术,有望应用于固体火箭发动机绝热层脱粘的在线检测。为了推进该技术在固体火箭发动机绝热层脱粘检测中的应用,用数值模拟和实验方法研究了固体火箭发动机绝热层脱粘脉冲热像检测的规律,得到了决策参数与结构参数之间的定量关系;提出了检测极限的确定准则,并计算了脱粘大小和深度(绝热层厚度)的检测极限;提出了脱粘尺寸的测量方法及误差修正公式。所得的方程、数据和结论为固体火箭发动机绝热层脱粘的红外无损检测提供了科学依据和操作准则。     

复合材料红外无损检测的建模分析和热像处理

红外热成像无损检测由于检测面积大、速度快和非接触从而在复合材料缺陷检测中的应用越来越广泛.对碳纤维增强塑料的红外热成像无损检测从数学建模和热像数据处理2个方面作了研究.针对含有teflon夹片的碳纤维增强塑料试件的红外无损检测实验中出现的缺陷表面温差信号为负的"非传统"现象提出了新的数学模型,作了仿真计算,解决了常规模型预测结果与实验结果之间的矛盾.应用5种国际上流行的热像数据处理方法对实验数据进行了处理,并对各种处理方法用统计方法作了比较,结果表明傅里叶变换和相关分析法具有最高的信噪比.     

基于奇异值分解的红外热图像序列处理

在红外热像无损检测中直接获取的原始热像往往信噪比较低、温度对比度较差.为了抑制各种噪声的不良影响,使红外热像无损检测所重构的数字图像有较高的缺陷对比度,从而提高缺陷探测能力,提出了采用奇异值分解法对红外数字图像序列进行处理和增强的方法,并进行了验证.介绍了奇异值分解法的原理;用奇异值分解法对实验中采集的红外热像序列进行处理;以信噪比为指标对图像处理效果进行了定量评定.研究表明奇异值分解法具有抽取红外热像序列中反映试件内部缺陷信息代数特征的能力,可消除加热不均效应、提高图像的信噪比,且缺陷在图像中所处的位置不影响奇异值分解法的使用效果. 因此奇异值分解法是红外热像无损检测中红外热图像序列处理的有效方法.     

红外无损检测加热不均时的图像处理方法

在红外热像无损检测中,为了减小加热不均的不良影响,提高缺陷对比度和检测深度,以碳纤维增强塑料试件的脉冲热像检测为例,研究了加热不均时的热像序列处理方法.分析和总结了加热不均产生的原因;提出了基于最小二乘法的去除拟合背景法、多项式拟合法及综合法等三种数据处理方法;通过实验对这三种处理方法进行了验证和比较;采用基于统计学的图像评估标准对处理效果作了定量评价.结果表明去除拟合背景法可有效地去除非均匀加热对缺陷识别的干扰,多项式拟合法兼有减小加热不均效应和增强缺陷对比度的作用,而综合法集成了前面二种方法的优点,可更显著地增强图像的缺陷对比度.