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.     

用不均匀钢带法测量对流换热系数的测量技术研究

对用不均匀钢带进行换热测量做了研究。制作了贴有14块扇形不均匀加热钢带作为测量面的换热盘。推导了计算不均匀加热钢带热流密度的三种不同的关系式,并对他们做了比较验证。计算了造成主要测温误差的热阻,方法是采用热电偶和热像仪相结合来比较他们的测温结果。对换热盘进行测试验证的结果表明其可以进行旋转盘的换热测量。通过换热实验,采用不均匀钢带加热、热电偶测温和遥测仪采集数据的方法,由测量出的盘面温度分布计算换热系数。     

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.     

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.     

X频段微波中功率量热技术研究

量热计与微量热计作为微波功率测量标准的实现形式被广泛采用。量热计法对测量环境的温度,测量功率电平幅度的稳定度,测量时间,测量设备的时间稳定系数等因素均有非常高的要求。在微波小功率的测量中,以上条件比较容易满足。但在微波中功率量热计法的测量中,量热体温升明显,环境温度不宜稳定,放大器输出幅度抖动等种种因素都会影响到测量结果的准确度。通过针对中功率量热技术研究中遇到的常见问题进行解决,得到了比较理想的实验结果,并利用现有的中功率标准对所设计的量热体进行了直流/微波功率替代效率测量,具有一定的参考价值。     

吸热碳氢燃料热沉测量实验装置的设计与性能测试

为了测定吸热碳氢燃料在不同温度条件下的总吸热量(热沉),以便于对吸热碳氢燃料进行筛选,研制了一套适合于高温下热沉测量的实验装置。该装置主要由进样计量、载气输送、加热控温、反应量热和产物分析五部分组成。对反应管轴向温度分布进行了测定,实验装置的工作温度范围在500℃-900℃,各温度下恒温区域长达440 mm,恒温区内温度梯度不大于3℃;利用电能标定的方法测定了装置的量热常数,并用纯物质(N2)作为样品对装置的准确度进行了校准,求解仪器量热常数的工作曲线的线性相关系数在0.999 7以上,氮气热沉测定值与理论值基本吻合,表明该装置测定结果可靠、测量准确度高,装置的设计符合T ian’s方程,可用于吸热碳氢燃料热沉的实验测定,为吸热碳氢燃料的研究提供了较可靠的热化学数据。     

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.     

高时间分辨力瞬态热反射显微热成像装置

瞬态热反射显微热成像能够测量电子器件表面温度分布,兼具高时间分辨力和高空间分辨力,在GaN HEMT等大功率器件热测试中应用日益广泛。研发了瞬态热反射显微热成像装置,利用窄脉冲照明,捕捉特定短时间内被测器件表面的图像,实现瞬态热反射热成像,时间分辨力达到1 μs。以微带电阻作为被测器件开展了瞬态测温实验,激励脉宽10 μs,测试得到了不同时刻微带电阻上温度分布,可以观察到升温和降温过程的细节,温度上升和下降时间在（2~3） μs,有效验证了装置的时间分辨力性能。     

蒸发效应与热毛细对流耦合现象的实验研究

实验研究了矩形液池中蒸发薄液居中蒸发效应与热毛细对流的耦合机理. 对于单纯的热毛细对流稳定性从实验和理论上已有深入研究,但目前国际上对带有菇发界面的热毛细对流问题尚缺乏研究. 特别是近来的研究发现,气液界面的蒸发对热毛细对流稳定性有很大的影响. 本实验以温度为主要控制参数,测量了不同工况下蒸发界面不同点的蒸发速率和表层温度,并利用 PIV 方法分析得到了液体内的嘛场分布. 实验结果发现,随着沿界面的温差增加,蒸发液体内的流型从稳定的单涡胞结构变为稳定的多祸胞结构,并最终演变为紊流结构. 综合分析以上测量结果并与理论分析结果进行了比较。      

用半经验模型研究耀斑大气的能量耗散

本文利用南京大学太阳塔多波段光谱资料推求出的两个耀斑(一个SB级,一个2B级)的半经验模型;计算了耀斑不同时刻的辐射损失速率,并与电子束轰击和X线作用下的产能率作了比较.结果表明,耀斑不同时刻的色球辐射损失变化可达一个量级以上;耀斑脉冲相前后电子束轰击加热相当有效;耀斑强度极大时,电子束轰击和X线加热都有作用;耀斑主相时,X线加热更能有效地平衡辐射损失.但是,尤其是对大耀斑来说,色球低层和光球上层的加热既不能用电子束轰击,也不能用X线的作用来解释;可能存在某种把能量从色球上层向低层转移的机制.研究也表明,耀斑随时间变化的半经验模型为研究耀斑的能量耗散过程提供了很好的工具.      

时变热辐射环境下高温合金蜂窝板三维热变形测量

轻质、高强和隔热性能优良的蜂窝合金板结构已广泛用于航空航天领域,其在模拟瞬态气动热环境下的热变形是高速飞行器热防护结构设计的重要参数之一.首先,用自行研制的红外辐射瞬态气动热实验模拟系统模拟与其服役环境类似的时变热辐射环境,用新型"主动成像"三维数字图像相关(3D-DIC)测量方法对高温合金蜂窝板结构试件在时变热辐射环境下不同时刻的三维热变形进行了测量.其次,为保证三维数字图像相关测量方法能有效实施,提出一种制作稳定的大面积高温散斑新方法,该方法制作的高温散斑能在整个实验过程中保持稳定,可作为高温变形的有效载体.最后,用Hoff等效刚度理论计算高温合金蜂窝板在稳态时的最大翘曲位移.研究结果表明:210 mm×210 mm的高温合金蜂窝板在单侧面辐射加热条件下其面内变形为均匀热变形,而离面变形为轴对称的翘曲变形,在900℃时其最大离面翘曲位移约为1.6 mm;Hoff等效刚度理论计算结果与实验结果相吻合.      

红外成像仪用于传热实验的研究

探讨了将红外成像仪用于传热实验的可能性,分析了几种影响因素:如被测实验件的材料、表面粗糙度,以及用于内流传热实验时需使用的能透过红外线的特殊材料的透射率等对实验结果的影响.分析认为,红外成像仪用于温度测量分析是一种先进的非接触温度测量技术,但必须针对具体情况,确定各个影响参数.      

脉冲分流器的发展现状研究CSCD

脉冲电流的准确可靠测量在国防军工计量领域有着极其重要的科学意义与应用价值,脉冲分流器是脉冲电流测试中常用的信号转换装置。从脉冲分流器的原理出发,分析各国脉冲分流器研制的现状。围绕其结构开展研究,对脉冲分流器进行分类,总结出不同结构和材料分流器的测量范围、准确度等特性。研究结果为可为脉冲分流器的发展方向、今后提升脉冲分流器的测量准确度提供参考。     

自适应多层结构的热防护与热响应

提出了一个自适应多层结构的概念，有机硅热防护材料是具有这种多层结构的雏形材料。文章以有机硅材料为例，实验结果为依据，讨论了有机硅在加热过程中形成多层结构的机理；给出了这种多层结构热响应特性的数值模拟方法。算例计算表明，数值模拟与实验结果基本相符。     

返回式卫星烧蚀热防护机理与数值模拟

详细讨论了低温炭化材料的质量损失和吸热机理。利用分层模型,给出具有不同物理和化学特性的各层的能量守恒关系。用积分法给出各层热防护的数值模拟,数值模拟计算结果与一维热传导解析解结果一致,亦与地面烧蚀实验結果一致。     

交直流电压转换标准的研制

介绍了实现交直流电压有效值测量的多种方式,分析了多元热电变换器产生交直流转换差的多种原因,说明了能够输出100mV热电势的多元热电变换器的研制方法,解决了其中一系列的关键问题。其中采用热偶过渡结构降低了端部效应的影响;采用回线加热结构及适当增加热偶对数和输入电流,使输出电压得到大幅提高,降低了灵敏度引入的不确定度;将计算机作为测试过程的控制和运算的中心,进一步提高了多元热电变换器的测量准确度。比对实验的结果表明：所研制的多元热电变换器的测量不确定度在10^-6量级（k=2）。     

太赫兹脉冲测量技术及其在计量领域的应用CSCD

本文对国内外太赫兹脉冲的产生和测量技术进行了综述,详细介绍了太赫兹脉冲产生与测量技术的原理和优缺点,以及太赫兹脉冲技术在宽带示波器、超快光电探测器、超快脉冲产生器等仪器设备计量中的应用。     

传感器安装对平板气动热测量精度的影响

对高超声速飞行器来说,气动热的准确预测是其合理选择防热材料及热结构设计的重要依据,但目前在激波风洞试验中气动热的高精度测量仍较为困难,热流的测量精度受到诸多非理想因素的影响,但传感器安装对热流测量精度的影响却鲜见研究。选取平板模型来研究传感器非理想安装对气动热测量精度的影响,针对不同的传感器安装偏差(凸出或凹入模型表面0.1~0.5 mm),分析不同雷诺数下传感器安装对气动热测量精度的影响规律及机理。研究结果表明:传感器安装对气动热测量精度有较大影响,凸出安装会导致热流测量结果偏大,而凹入安装则会导致测量结果偏小,热流偏差会随着安装偏差的增大而增大,且高来流雷诺数下传感器非理想安装所引起的热流误差更大;以边界层当地厚度对凹凸程度无量纲化,非理想安装带来的测量偏差只与该无量纲参数相关。研究结果能够为气动热测量的实验方案设计及测量误差分析提供一定的理论指导。      

热电偶响应对激光脉冲法测量热扩散率的影响

用激光脉冲法测量热扩散率时，作为感温元件的热电偶总有一定的响应时间。试样达到最大温升的时间比较短时，热电偶响应时间所带来的测量误差就不能忽略不计。将热电偶处理为一阶测量环节，导出了考虑热电偶响应时间的试样背面温升表达式和修正关系曲线，并据此对实验结果进行修正。结果表明：经修正后的结果和文献［１］中提供的数据相吻合。     

基于传递矩阵和宽频脉冲声的水声材料声学参数测量方法

本文提出利用传递矩阵和宽频脉冲分离法结合的方式,对水声材料的纵波声速和衰减系数进行了测试。介绍了使用收发合置换能器的测量方法、宽频脉冲信号的产生和测量结果,完成了测量不确定度分析。