1 南昌大学能源与电气工程系, 江西南昌 330031
2 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 湖北武汉 430074
瓷绝缘子在配电线路中应用广泛, 受长期机电应力与户外恶劣环境影响, 在运行中易发生劣化。红外热像法是一种重要的劣化绝缘子带电检测方法, 具有检测方便、安全高效和非接触式的优点, 已成为线路巡检的重要手段, 但劣化绝缘子热像特征不明显, 肉眼识别易出现误判。为此, 本文首先对配电线路瓷绝缘子进行温度场仿真分析, 然后提出了一种劣化绝缘子红外热像检测方法, 采用多尺度模板匹配算法定位识别绝缘子, 获取绝缘子红外图像中的坐标参数, 并对其进行分割提取, 通过最小二乘线性拟合提取绝缘子表面温度。结合相关标准与仿真分析结果, 通过同类比较判断法对比多个绝缘子温度状态的差异, 实现劣化绝缘子检测。
劣化绝缘子 红外热像法 图像处理 图像匹配 温度提取 faulty insulator, infrared thermography, image pro
1 中国空气动力研究与发展中心，四川绵阳 621000
2 南京诺威尔光电系统有限公司，江苏南京 210014
编织复合材料低速冲击损伤主要为内部的分层损伤，采用目视检测无法有效检测损伤，损伤使得结构承载能力严重降低，威胁编织复合材料构件的安全使用。本文使用超声红外热成像技术对编织复合材料低速冲击损伤进行无损检测研究，使用 10J、20J、30J、40J、50J的冲击能量制作了 5个试件。对超声激励过程的温升曲线、空间温度曲线进行了详细分析；对比不同冲击能量试件发现，低速冲击下损伤主要是内部损伤，冲击能量越大，损伤区域越大，且损伤具有延展性。采用曲线分类算法对损伤区域进行了定量识别，发现编织复合材料损伤面积和冲击能量成线性关系。
超声红外热成像 编织复合材料 低速冲击损伤 无损检测 ultrasonic infrared thermography, woven composites
1 上海复合材料科技有限公司，上海 201112
2 南京诺威尔光电系统有限公司，江苏南京 210014
夹层共底贮箱体积庞大，采用脉冲红外无损检测技术单次只能检测一小片区域，需要数百次检测才能完成对夹层共底贮箱的检测，单个工程不利于缺陷位置的判断。本文采用固定重叠区域的红外图像拼接方法，重叠区域采用加权融合方式可有效消除拼缝，夹层共底结构侧边 6个子区域采用弧形拼接方式，可有效解决弧形区域的拼接，可有效解决多工程拼接难题。采集工程缺陷标注后，拼接图像直接显示缺陷的位置信息，对于夹层共底结构缺陷信息判断带来了极大的便利。
脉冲红外无损检测 夹层共底贮箱 图像拼接 弧形拼接 pulsed infrared thermography, sandwich common bott
1 金陵海关技术中心，江苏南京 210014
2 南京诺威尔光电系统有限公司，江苏南京 210014
锂电池端盖作为保障锂电池安全的关键部件，端盖是一种铝制的薄片，采用激光焊接工艺，焊接过程中容易造成焊穿孔、断焊、虚焊的现象，目前主要依靠目视检测、可见光图像检测，但上述检测方式不能检测出虚焊问题。本文使用脉冲红外热成像技术对激光焊接进行检测，制作了焊接率为 100%、50%、33%、25%共 4个试件，采用信号重建方法可以消除试件表面不匀的影响，一阶导图像可以看到焊接区域，焊接率越大，焊接区域亮斑越大；对图像进行二值分割，结果表明激光焊接率和检测面积成正相关线性关系，验证了脉冲红外热成像技术对锂电池端盖焊接质量检测的有效性，为锂电池端盖焊接质量检测提供了一种新方法。
脉冲红外热成像 锂电池 端盖 激光焊接 焊接检测 pulsed infrared thermography, lithium battery, exp
1 江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏南京 210036
2 南京农业大学工学院，江苏南京 210031
3 东南大学机械工程学院，江苏南京 211189
红外热成像是具有非接触、检测面积大、检测结果直观等突出优势的新兴无损检测技术，近年来被广泛应用于金属、非金属、纤维增强复合材料（Fiber reinforced polymer，FRP）以及热障涂层等的无损检测与评价。本文首先简要介绍了红外热成像技术的基本原理和检测系统构成，特别是对光学、超声以及电磁等主要热激励形式的特点和优劣势进行了对比。然后，根据热激励形式的发展历程，详细介绍了光激励红外热成像技术在 FRP复合材料和热障涂层无损检测与评价方面的研究现状与进展，重点关注了 FRP复合材料/热障涂层热成像无损检测中的热难点问题。最后总结并展望了 FRP复合材料/热障涂层红外热成像无损检测技术的未来发展趋势。
无损检测 红外热成像 热障涂层 FRP复合材料 红外图像处理 nondestructive testing, infrared thermography, TBC
1 西安工程大学 机电工程学院， 陕西 西安 710048
2 西安交通大学 城市学院， 陕西 西安 710018
3 中国空空导弹研究院， 河南 洛阳 471009
4 机器人与智能制造陕西省高校工程研究中心， 陕西 西安 710018
激光熔丝增材制造技术是一种具备成形精度高和加工余量小的一体化制造技术，但由于其非平衡态凝固和复杂的传热传质等物理现象，使得很难通过常规手段监测得到其冷却速率。针对这一问题，提出了一种利用红外热像技术的熔池温度和冷却速率实时监测算法。该算法利用FLIR X6520sc型红外热像仪实时捕获增材制造过程中的温度场信号，通过定位温度场中心位置得到熔覆道各点的实时冷却速率，实现了熔覆道冷却速率的全过程实时监测。在此基础上，研究了不同工艺参数对熔池温度和冷却速率的影响规律。最后，探讨不同冷却速率对凝固组织的影响。研究结果发现：在其他工艺参数不变的情况下，扫描速度从60 mm/min上升到300 mm/min，熔池温度减少了339 ℃，冷却速率却增加了1741 ℃/s；激光功率从200 W降低到100 W，冷却速率和熔池温度分别降低了264 ℃/s和420 ℃；随着送丝速度从120 mm/min升高到600 mm/min，熔池温度和冷却速率分别降低195 ℃和224 ℃/s；扫描速度是对冷却速率影响最大的因素，为后期研究闭环控制系统提供了基础。此外，随着冷却速率的增加，熔覆道经过快速凝固，其凝固组织得到显著细化。
增材制造 激光熔丝 红外热像 熔池温度 冷却速率 additive manufacturing laser metal-wire infrared thermography molten pool temperature cooling rate 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220074
江苏商贸职业学院 电子商务与物流学院, 江苏 南通 226000
针对户外环境下红外与可见光图像融合效果不足的问题, 提出一种基于卷积神经网络的红外与可见光户外图像融合方法。该方法先利用滚动引导滤波器对输入的红外图像进行预处理, 过滤噪声并消除无用信息。然后, 利用Curvelet变换将红外图像与可见光图像分解成高频系数与低频系数, 利用基于卷积神经网络的深度特征融合规则融合高频系数, 采用最小融合规则融合低频系数。实验结果表明, 该方法的融合图像在主观视觉与客观定量两方面均获得了较好的结果。
红外热成像 卷积神经网络 深度学习 可见光图像 滚动引导滤波器 infrared thermography convolutional neural networks deep learning visible light image rolling guidance filter
1 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083
2 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室，河北 张家口，075000
3 深部岩土力学与地下工程重点实验室，北京 100083
主动红外热像检测技术中，红外图像的缺陷信息提取是其核心内容。传统的红外图像处理方法 在一定程度上可以消除噪声、提高图像的对比度，但是仍存在一些问题，如：需要手动选择特征信息 丰富的红外图像，红外图像增强和图像分割过程中会引入主观成分，仅仅分析单张红外图像可能存在 信息丢失等问题。针对上述问题，本文根据主动红外热成像的数据特征提出了一种基于时序信息的红 外图像缺陷信息提取方法。首先，通过室内实验制作含缺陷分层的混凝土试块；然后，利用主动红外 热像检测技术进行三维红外图像数据的采集，提取每个像素点的时序信息；最后，采用基于时序信息 的 K-means 方法进行缺陷特征提取。结果表明，基于时序信息的缺陷提取方法是可行的，其可以提取 到隐藏的分层缺陷信息，提取效果优于基于空域信息的 K-means 方法。
主动红外热像检测技术 混凝土 时序信息 图像分割 active infrared thermography technology, concrete,
1 上海理工大学能源与动力工程学院, 上海 200093
2 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093
红外热成像技术是一种应用广泛、发展较快的新型数字化无损检测技术, 但其目前仍存在测量精度较低、图像噪声影响较大、数据量巨大等缺点。本文利用红外热成像技术, 在孔隙尺度下对多孔材料内石蜡和水的相变过程进行了表征, 并对红外热成像测温精度和相界面的表征进行了优化。首先通过添加反射表面(褶皱的铝箔)获取测试过程中环境反射温度, 以修正目标物体温度; 同时通过引导滤波和主成分热像法( Principal component thermography, PCT)对红外热成像图片降噪, 提高红外热像仪对温度场及相界面的检测精度。实验结果表明: 环境反射温度修正法可以排除测试环境温度变化对红外测温结果的影响; 引导滤波法选取合适的滤波半径和滤波参数后相界面轮廓更加清晰, 并取得较好的降噪效果; 主成分热像法除了降噪效果好, 使相界面更清晰, 并使处理数据量减少了 4个量级。上述 3种优化方法为红外热成像技术在孔隙尺度下多孔介质相变过程表征中的应用提供了技术支持。
红外无损检测 孔隙尺度 多孔介质 相变过程 降噪优化 infrared thermography, non-destructive testing, po
1 哈尔滨商业大学轻工学院, 黑龙江 哈尔滨 150028
2 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
3 黑龙江科技大学机械工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150022
作为光伏电站的主要组成部分,光伏电池中存在隐裂、划痕、热点和断栅等缺陷,这些缺陷影响着电池的性能和电站的运行状况,因此开展光伏电池的缺陷检测是至关重要的。建立脉冲电致红外热成像(PEIT)实验系统,使用该系统开展含有不同类型缺陷的光伏电池的检测实验并采集红外热图像序列。采用线性判别分析(LDA)和二次判别分析(QDA)两种监督学习算法来处理热图像序列,并与主成分分析(PCA)和多项式拟合相关系数(FCC)两种传统处理算法进行比较。实验结果表明,PEIT算法可以对光伏电池的缺陷进行有效检测,QDA算法在信噪比、信息熵和均方误差三个指标上均优于LDA、PCA和FCC算法,可以实现对光伏电池各类缺陷的有效识别。
成像系统 脉冲电致红外热成像 光伏电池缺陷 监督学习 缺陷检测
