紅外輻射成像無損檢測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、紅外輻射成像檢測由于其非接觸、快速、一次檢測面積大等特點(diǎn)，成為引人注目的無損檢測方法。本文對(duì)紅外輻射成像檢測中的關(guān)鍵技術(shù)及其定量化問題進(jìn)行研究，所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)有：紅外輻射成像檢測實(shí)驗(yàn)及序列熱圖的預(yù)處理技術(shù)；紅外輻射成像檢測的熱傳導(dǎo)模型及有限元分析計(jì)算；脈沖相位輻射成像檢測技術(shù)；紅外輻射成像檢測中的圖像融合技術(shù)。針對(duì)紅外輻射成像檢測定量化水平不高的問題，分別在時(shí)間域、頻率域中對(duì)缺陷檢測的定量化問題開展研究。全文的主要內(nèi)容如下：

2、>　　 構(gòu)建了紅外輻射成像檢測的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，針對(duì)熱激勵(lì)源控制、檢測參數(shù)設(shè)置、檢測條件及檢測結(jié)果等，開展紅外輻射成像的實(shí)驗(yàn)研究。主動(dòng)式紅外輻射檢測面臨加熱不均、檢測對(duì)象表面發(fā)射率、表面狀況對(duì)檢測的影響等問題，為此根據(jù)紅外圖像檢測的特點(diǎn)和需要，提出并實(shí)現(xiàn)了圖像k 近鄰高斯平滑濾波、缺陷中心位置檢測、旋轉(zhuǎn)跟蹤最大梯度缺陷邊緣檢測及改進(jìn)的判斷分析缺陷分割等預(yù)處理功能，為進(jìn)一步的缺陷定量化分析打下基礎(chǔ)；首次采用本征模分解這一具有局部自適應(yīng)分析能力

3、的信號(hào)分析方法，對(duì)紅外輻射檢測的熱圖像進(jìn)行處理，指出熱圖像噪聲和加熱不均的本征模式特征，通過一次本征模分解實(shí)現(xiàn)了熱圖像噪聲抑制和加熱不均的修正，改善了圖像對(duì)比度。
　　 在紅外輻射熱傳導(dǎo)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)缺陷深度和面積大小的紅外定量檢測問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和有限元模擬計(jì)算研究。采用對(duì)時(shí)間序列圖像求強(qiáng)度平均的方法，由信號(hào)本身確定檢測中激勵(lì)開始和結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，為分析缺陷與時(shí)間信息的關(guān)系建立時(shí)間基準(zhǔn)。分析了缺陷深度與序列圖像對(duì)比度時(shí)間變化的關(guān)系，

4、給出了起始分離時(shí)間點(diǎn)的概念，提出并實(shí)現(xiàn)了根據(jù)溫度信號(hào)隨時(shí)間的變化確定上述時(shí)間點(diǎn)的方法，對(duì)缺陷大小、激勵(lì)強(qiáng)度、激勵(lì)時(shí)間對(duì)缺陷深度分析的影響進(jìn)行研究，驗(yàn)證了根據(jù)上述時(shí)間點(diǎn)確定缺陷深度的可靠性，并與對(duì)比度最大值時(shí)間點(diǎn)等進(jìn)行對(duì)比。在缺陷面積大小的定量分析中，根據(jù)時(shí)間序列圖像中缺陷面積大小檢測變化的規(guī)律，確定缺陷面積大小檢測的最佳時(shí)間段，根據(jù)對(duì)實(shí)際缺陷溫度異常分布及熱傳導(dǎo)的分析，對(duì)半最大對(duì)比度寬度方法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了檢測精度。
　　 脈

5、沖相位熱成像檢測技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新型紅外無損檢測技術(shù)，由于其抗干擾能力、探測深度缺陷的能力強(qiáng)，引起人們廣泛關(guān)注。本文對(duì)脈沖相位熱成像檢測技術(shù)中頻譜分析的有關(guān)問題進(jìn)行研究，指出合理選擇采集頻率、采集窗口大小要考慮的影響因素；對(duì)通過擬合擴(kuò)展和插值，相應(yīng)改變采樣時(shí)間和采樣頻率，實(shí)際上提高了傅立葉變換的窗口長度和頻譜范圍進(jìn)行探討，一定程度上改善了缺陷檢測效果；并分別采用組合平滑濾波、分段擬合的方法改善了頻譜變換的實(shí)際效果。對(duì)脈沖相位輻射檢測的

6、定量化問題進(jìn)行研究，采用有限元方法對(duì)缺陷深度檢測的盲頻率理論進(jìn)行了計(jì)算分析；對(duì)缺陷面積大小檢測中熱擴(kuò)散對(duì)相位、振幅、對(duì)比度圖像的影響及其造成的誤差進(jìn)行分析，總結(jié)其規(guī)律，指導(dǎo)缺陷的定量化分析工作。
　　 任何一種無損檢測技術(shù)都有其局限性，探索多種檢測方法的融合處理是無損檢測的發(fā)展方向。針對(duì)紅外輻射成像檢測易受干擾、檢測結(jié)果解釋困難等問題，開展了紅外輻射成像檢測中可見光與紅外圖像的像素級(jí)圖像融合及其應(yīng)用的研究。首先根據(jù)像素級(jí)圖像融合