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。主動式紅外輻射檢測面臨加熱不均、檢測對象表面發(fā)射率、表面狀況對檢測的影響等問題，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、的信號分析方法，對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，改善了圖像對比度。
　　 在紅外輻射熱傳導(dǎo)分析的基礎(chǔ)上，對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。采用對時(shí)間序列圖像求強(qiáng)度平均的方法，由信號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)溫度信號隨時(shí)間的變化確定上述時(shí)間點(diǎn)的方法，對缺陷大小、激勵(lì)強(qiáng)度、激勵(lì)時(shí)間對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，并與對比度最大值時(shí)間點(diǎn)等進(jìn)行對比。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)對實(shí)際缺陷溫度異常分布及熱傳導(dǎo)的分析，對半最大對比度寬度方法進(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，采用有限元方法對缺陷深度檢測的盲頻率理論進(jìn)行了計(jì)算分析；對缺陷面積大小檢測中熱擴(kuò)散對相位、振幅、對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圖像融合及其應(yīng)用的研究。首先根據(jù)像素級圖像融合