1 石家庄铁道大学工程力学系，河北 石家庄 050043
2 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北 石家庄 050043
针对长脉冲热波激励后采集到的红外原始热图中缺陷对比度低、缺陷边缘模糊等问题，本文提出了一种基于傅里叶变换、频域相位积分和保边滤波的红外序列图像处理方法，该算法首先对冷却时间段内采集到的红外原始热图进行消背景处理，再利用傅里叶变换将试样表面的红外辐射信息转化为相位信息，频域相位积分处理可以将不同频率下缺陷的相位信息整合至一幅相位积分图中，最后通过保边滤波器及自适应伽马变换对积分图像进行增强和量化。该算法克服了传统方法需要人工从多张频率或成分图中甄别出最优检测结果的缺点，并且可以消除加热不均匀的影响，改善缺陷的可视化。试验结果从定性和定量两个角度验证评估了该算法的有效性，并讨论了采集参数的影响。
长脉冲热像法 傅里叶变换 相位增强 复合材料
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230358
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
河南平芝高压开关有限公司，河南平顶山 467013
红外测温技术是电力行业常用的设备故障检测手段，在气体绝缘组合电器设备(Gas InsulatedSwitchgear，GIS)故障诊断中有着重要应用。为提高 GIS设备红外测温精度，建立了一个红外测温模型并提出一种 SF6透射率校正方法。首先，基于热辐射理论建立红外测温模型，并给出不同条件下的简化模型。然后，为提高温度测量精度，考虑 SF6透射率对红外模型测温模型输出结果的影响，给出不同条件下的 SF6透射率校正方法。最后，进行实际的温度测量实验，验证所建立的红外测温模型及所提 SF6透射率校正方法的有效性。实验结果表明，与未进行 SF6透射率校正的方法相比，使用所提 SF6透射率校正方法后温度测量精度得以提高，误差最高降低了 66.7%。所提方法为电网故障检测及监控打下基础，在电网故障检测、电网安全作业等方面有着广阔的应用前景。
电网故障检测 红外测温技术 辐射理论 SF6透射率 红外热像仪 power grid fault detection infrared temperature measurement technology radiation theory SF6 transmittance infrared thermal imager
1 大连交通大学机车车辆工程学院，大连 116000
2 陆军装甲兵学院车辆工程系，北京 100072
3 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京 100192
涡流脉冲热像（ Eddy current pulsed thermography，ECPT）技术是一种新型的无损检测方法，广泛应用于金属材料结构的检测，但该技术常依赖人工经验提取特征进行裂纹检测与识别，自动化和智能性化程度不足。结合涡流脉冲热像技术以及循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）的特性，提出一种基于双向长短期记忆网络（Bidirectional Long Short-Term Memory Network，Bi-LSTM）金属疲劳裂纹涡流脉冲热像分类识别方法。实验通过涡流加热装置对被测金属试件进行感应加热，使用红外热像采集装置对金属平板试件进行实时的数据采集，获得图像序列并制作数据集。运用设计的 Bi-LSTM模型增强特征向量中的时序信息，对不同尺寸裂纹的热图像进行训练并测试。实验分析表明， Bi-LSTM网络可有效应用于金属疲劳裂纹检测与识别，针对现有裂纹检测准确率可达到 100%，优于传统神经网络和其他深度学习的模型，具有更高的识别精度。
涡流脉冲热像技术 双向长短期记忆网络 裂纹识别 特征提取 eddy current pulsed thermography, Bi-LSTM, crack i
1 中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院，山东 青岛 266100
2 中国海洋大学三亚海洋研究所，海南 三亚 572024
为了减少由海天视场的时空不匹配引起的海表皮温测量误差，设计了循环水膜装置，结合红外热像仪，提出了一种海表皮温校正方法。在循环水膜装置中，通过水的循环流动，打破冷表皮效应，水膜的表皮温度可被测温仪精确测量。该方法使用热像仪对已知表皮温度的水膜进行测量，通过计算水膜表皮温度的真实值与测量值之差，校正热像仪对海表皮温的测量值，从而去除天空辐射对海表皮温测量的影响，得到准确的海表皮温数据。经实验验证，本文方法在降低海表皮温测量设备成本的同时，可提升天空辐射在时空多变时的测温精度。
海表皮温 循环水膜装置 红外热像仪 天空辐射 光学学报
2023, 43(24): 2412003
随着高分辨率制冷型红外热像仪的发展, 模拟信号的频率提高了, 因此需要保证传输路径上模拟信号的质量, 从而保证红外成像质量。在自研1280×1024@15 m中波红外热像仪的成像实验中发现, 红外图像中高亮的点源目标都以成对的方式出现, 即图像出现重影。这对较小目标的探测及识别造成了严重的干扰。提取了模拟信号传输路径模型及仿真电路信号并进一步对比了红外图像, 发现信号传输路径上的阻抗不匹配是导致图像重影的主要原因。经验证可知, 当传输路径上的匹配电阻在40~70 Ω之间时, 信号传输质量较好, 红外图像重影问题可以得到解决。
红外热像仪 阻抗匹配 红外成像 infrared imager impedance matching infrared imaging
1 陆军勤务学院, 重庆 401311
2 中国人民解放军 93055部队, 沈阳 110020
为实现大面积区域的环境热像监测, 本文以重庆某高校训练场为例, 研究了一种无人机区域环境热像监测技术。通过无人机采集环境热像, 使用 Agisoft Metashape软件进行无人机热红外影像拼接处理, 并利用处理后的热红外影像进行环境热像监测与目标分析。研究表明, 利用该技术可实现区域热红外影像的快速处理, 并且处理成果可以为环境热像监测与目标热像分析提供有效参考与基础资料。
影像拼接 环境监测 热像分析 Agisoft Metashape Agisoft Metashape image stitching environmental monitoring thermal image analysis
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
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210555
