刘颖韬 1,2,3,4许路路 5何方成 1,2,3,4李硕宁 1,2,3,4杨党纲 1,2,3,4
1 中国航发北京航空材料研究院，北京 100095
2 航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京 100095
3 中国航空发动机集团 材料检测与评价重点实验室，北京 100095
4 材料检测与评价航空科技重点实验室，北京 100095
5 北京航空航天大学 材料科学与工程学院，北京 100191
为了研究外场环境下实施红外热成像检测时，环境温度、日照、风速等外场环境因素对检测的影响机理及规律，文中以闪光灯激励红外热像法检测玻璃纤维增强塑料层压板分层缺陷为例，通过轴对称分层缺陷的物理建模、有限元仿真计算和基于试块的实验研究，得到了温差、温差最大值、温度对比度和温度对比度最大值等可检信息参数随各个环境因素变化的规律。文中对比了25 ℃和30 ℃环境温度下的仿真结果和实验结果，对比了日照不均和均匀温度下的仿真结果和实验结果，对比了对流换热系数为10 W/(m2·K)与100 W/(m2·K)的仿真结果和正常散热与强制散热的实验结果。基于以上仿真结果和实验结果，得出了如下结论：随着环境温度的升高，温度对比度最大值下降，缺陷清晰度下降，不利于缺陷的检出；日照不均使得温差最大值和温度对比度最大值或者增大或者减小，会造成误判或缺陷漏检；随着风速的增大，温差最大值和温度对比度最大值变小，缺陷的可检性变差，缺陷的清晰程度下降，不利于缺陷检测。
红外热像无损检测 外场检测 在役检测 红外热波 无损检测 infrared thermographic nondestructive testing outfield detection testing in service infrared thermal wave nondestructive testing 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210711
淮南师范学院机械与电气工程学院, 安徽淮南 232038
目前, 超声检测在钢轨裂纹检测中得到了广泛的应用, 但在钢轨裂纹检测过程中, 超声波检测方法存在一定的盲区, 未能检测到轨脚两侧的裂纹。针对超声波检测方法的不足, 搭建了一种红外热波钢轨踏面裂纹无损检测平台。钢轨裂纹红外热波无损检测平台是红外无损检测领域的一个新的研究方向, 实验平台的建立主要包括 3部分: 热激励源的选择、实验平台的搭建、红外图像的提取。该技术用于通过热激励源加热轨底表面。根据热波理论, 钢轨表面到轨底内侧的传热过程受钢轨的物理特性和内部结构的影响, 如果钢轨内部存在缺陷, 则缺陷类型会影响钢轨表面的温度分布。根据钢轨表面温度信息的分布, 确定钢轨内部缺陷的位置, 达到检测钢轨裂纹的目的。实验结果表明, 裂纹对应的轨底表面温度高于无裂纹对应的轨底表面温度, 证明红外热波无损检测对钢轨裂纹检测是可行的。
轨脚裂纹 红外热波无损检测 热像仪 红外图像 rail foot crack in rail, infrared thermal wave non
1 中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川 广汉 618307
2 北京飞机修理工程有限公司成都分公司检测中心，四川 成都 610202
目前复合材料已被广泛应用于航空领域。通常采用红外热波检测技术对其内部缺陷进行检测。通过对获取的红外热波图像序列进行处理，可以精确、定量地获取复合材料的缺陷信息。基于红外热波检测技术的需求，对国内外关于复合材料红外热波图像序列的多种处理技术进行了分析与比较，综述了这些技术的研究及应用情况，展望了该领域今后的发展方向，从而为红外热波图像序列处理技术的选择提供一定的依据。
红外热波检测 复合材料 热波图像序列 图像处理 infrared thermal wave testing composite thermal image sequence image processing
装甲兵工程学院 再制造技术重点实验室, 北京 100072
针对热障涂层制备过程中的厚度评估问题, 通过数值模拟手段研究了光脉冲激励下制备在镍基高温合金上不同厚度的NiCrAlY涂层表面热波瞬态响应规律; 在此基础上分析了表面热波相位特征随涂层厚度的变化规律, 结果表明特定频率范围的热波相位特征与涂层厚度具有近似线性对应关系, 但不同涂层厚度之间的相位差绝对值较小, 不利于厚度定量评价; 为提高不同厚度涂层之间的热波相位差, 提出采用小波分解第二层细节系数对涂层表面热波进行重构, 重构热波相位差比原始热波提高了约500倍, 有利于提高涂层厚度评价的准确率; 最后采用试验手段验证了模拟结果的准确性。
热障涂层 厚度 红外热波检测 相位特征 小波分解 thermal barrier coating thickness infrared thermal wave detection phase spectra wavelet decomposition 红外与激光工程
2017, 46(9): 0904003
西安热工研究院有限公司, 陕西 西安 710054
在传热学的基础上建立涂层试样的一维热传导模型, 确立了涂层厚度与表面温度差值-帧数直线的斜率、截距以及涂层热扩散率之间的定量关系。以不同厚度的热障涂层试样为例, 采用新型脉冲激光透射法激励, 对热像仪采集到的不同激励功率下涂层表面温度差值-帧数曲线线性拟合, 求得拟合直线的斜率和截距值, 最后计算得到热障涂层厚度值, 结果表明: 激光透射法红外热波检测技术能很好地应用于热障涂层厚度的快速、精确、非接触检测。
红外热波 热障涂层 厚度 脉冲激光 透射法 infrared thermal wave thermal barrier coating thickness pulse laser transmission 红外与激光工程
2017, 46(7): 0704003
西安热工研究院有限公司, 陕西 西安 710054
为快速准确地测量热障涂层厚度, 采用基于热图序列特征时间的闪光灯激励红外热波测量方法, 通过建立半无限大和有限厚度两种平板传热模型, 提出根据热障涂层表面温度对数曲线线性回归时间选择二阶微分曲线负峰值时间的方法, 解决了采用普通帧频热像仪采集的涂层表面温度曲线二阶微分负峰较多, 无法确定特征峰值时间的困难, 热障涂层厚度测量相对误差小于 10%, 满足工程应用要求。
热障涂层 红外热波 热图序列 厚度测量 thermal barrier coating infrared thermal wave thermal image thickness measurement
1 火箭军工程大学602室，陕西 西安 710025
2 中国酒泉卫星发射中心，甘肃 酒泉 736200
为了消除超声热波检测中的驻波现象对检测结果的不利影响，运用数值仿真方法研究了构件在超声激励下的振动特性和声混沌现象。首先，通过建立含裂纹损伤的复合材料构件的有限元模型，研究了不同激励频率条件下构件的驻波共振模态，发现构件在超声谐波激励下的响应仍是谐波，且响应频率与激励频率相同，容易产生驻波共振。然后，通过改进仿真模型，分析了声混沌对检测结果的影响，结果表明：在相同激励频率条件下，声混沌的产生能够消除驻波，更有助于提高复合材料构件损伤处的表面温差，并且随着激励频率的增加，声混沌现象出现的概率也增加。实际检测过程中，可据此改善检测条件提高检测能力。
超声红外热波检测 驻波 振动特性 声混沌 ultrasonic infrared thermal wave testing standing wave vibration characteristics acoustic chaos 红外与激光工程
2016, 45(3): 0304003
南昌航空大学无损检测教育部重点实验室，江西 南昌 330063
脉冲红外热波检测是一种新兴的无损检测技术，通常采用反射型激励方式。针对反射法缺陷深度检测误差大的不足，系统分析了透射法的红外脉冲热波定量检测缺陷深度。通过分析材料在脉冲热激励下的一维热传导模型，探讨了缺陷深度的红外测量原理。利用表面温度一阶微分峰值时间法建立特征时间与缺陷深度的关系，实现对缺陷深度的定量检测。以PVC板人工楔形槽缺陷为例，采用透射法与反射法对比实验分析缺陷深度的测量误差。结果表明，反射法在对缺陷进行定量计算时需要选取参考区域，而透射法对数据的处理不依赖参考区域，避免参考区域所带来的误差。透射法直接加热缺陷面，响应时间短，通过求解缺陷处的特征时间计算缺陷深度，检测精度得到大幅度提高。
红外热波检测 反射法 透射法 定量检测 infrared thermal wave testing reflection method transmission method quantitative detection 红外与激光工程
2016, 45(2): 0204007
1 南京航空航天大学 电子信息工程学院, 南京 210016
2 南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室,南昌 330063
提出了基于非下采样Shearlet变换和加权非负矩阵分解的红外热波图像融合方法.红外热波序列图像经非下采样Shearlet变换后,采用动态加权非负矩阵分解算法对低频系数进行融合处理.该算法的加权系数依据图像像素突变度动态调整,以突出红外热波图像的缺陷区域;高频系数则采取基于区域改进拉普拉斯能量和的融合策略,以保持缺陷的边缘细节.实验结果表明,本文方法在主观视觉效果及边缘保持度、相关度、运行时间三种客观定量评价指标中,融合性能更优,具有快速、有效等优点,能更完整和清晰地保持红外热波图像的边缘轮廓.该方法可有效地应用于多幅红外热波序列图像的融合中,在红外热波无损检测领域具有较高的实用价值.
无损检测 红外热波 图像融合 非下采样Shearlet变换 加权非负矩阵分解 改进拉普拉斯能量和 Nondestructive testing Infrared thermal wave Image fusion Nonsubsampled shearlet transform Weighted non-negative matrix factorization Sum-Modified-Laplacian 光子学报
2014, 43(10): 1010001
针对装甲装备典型故障诊断操作复杂及缺陷检测效率低下等问题,将国外装备维修中广泛应用的红外热波技术引入到装甲装备维修过程中。简要介绍了红外热波技术的基本原理及特点,系统分析了信噪比和热激励2个因素对检测效果的影响,并成功实现了装备发动机动力不足的故障诊断和装甲板裂纹的缺陷检测。试验结果表明：该技术能够在不解体的情况下实现发动机动力不足故障的准确定位,同时能够在3.5 s之内实现装甲车底板裂纹等缺陷的快速检测。
红外热波 装甲装备 故障诊断 缺陷检测 infrared thermal wave armored equipment fault diagnosis defect detection
