红外热波检测技术被应用于零部件或设备内部缺陷及故障的检测与定量识别。本文建立了半无限材料中圆柱绝热缺陷在超短激光脉冲辐照下的非傅里叶热传导波动模型, 在采用波函数展开法和镜像法研究热波散射正问题的基础上, 运用遗传算法对亚表面缺陷深度进行反演, 实际测量温度取热波散射正问题计算得到的材料表面温度, 并且分析讨论了测温点数目、入射频率等因素对反演结果的影响。数值实验结果证明了该方法的有效性。与 L-M法和共轭梯度法相比, 该方法在反演的精度及速度上都有较为良好的表现。
超短激光脉冲 非傅里叶热传导 导热反问题 遗传算法 ultra-short laser pulse, Non- Fourier law, inverse
海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033
基于表面测温的多区域交界面形状的识别研究是红外无损检测技术从定性到定量发展的理论基础。针对多区域交界面形状的常用识别算法受测量误差和测点数目影响相对较大或算法构造相对困难的问题，在改进的一维修正算法和分散模糊推理算法的基础上，提出识别多区域交界面形状的一维加权法，并对两种材料的管壁交界面形状的识别问题进行了研究。讨论了管壁交界面形状初始假设、检测表面测量误差以及测点数目等因素对一维加权法识别结果的影响。数值算例证明了一维加权法的有效性和高效性。
红外无损检测 交界面 导热反问题 一维加权法 thermographic non-destructive inspection interface geometry inverse heat conduction problem One-Dimensional Weighting Method ANSYS ANSYS
中国人民解放军92419部队, 辽宁 兴城 125106
针对人工编程数值建模进行缺陷识别反问题求解存在编程复杂、分析效率低的局限性, 提出了采用通用有限元数值计算软件Ansys结合共轭梯度算法进行二次开发对复合材料内壁不规则缺陷进行红外诊断定量识别的方法, 并引入了相对敏感系数的概念用于比较评估试件检测状态对缺陷边界形状定量识别的影响。通过相对敏感系数分析发现, 不同检测状态下内壁不规则缺陷的可检测性并不相同, 采用检测面达到最大温差时刻点的瞬态检测比稳态检测更具优越性。数值试验验证了Ansys二次开发红外诊断识别的可行性和相对敏感系数比较评估的有效性。
导热反问题 红外检测 缺陷识别 Ansys二次开发 共轭梯度法 inverse heat conduction problem infrared inspection defect identification Ansys secondary development conjugate gradient method 红外与激光工程
2016, 45(12): 1204002
海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033
基于表面测温的缺陷或缺陷边界的定量识别算法是目前红外无损检测从定性向定量发展的关键理论基础。针对目前方法识别不规则缺陷边界精度相对较低的问题，通过关联ANSYS软件和MATLAB软件，利用有限元方法和共轭梯度法对二维管道内壁边界形状的稳态识别进行了研究。针对不同内壁边界形状以及试件形状的识别问题，系统地讨论了边界形状初始假设、检测表面温度测量误差及测温点数目、所识别边界的离散点数目以及试件的导热系数等一系列因素对识别结果的影响。数值实验证明了该方法的有效性及精确性。该方法可以在较短的计算时间内得到非常精确的稳态识别结果，大大提高了管道内壁边界形状识别的效率。
导热反问题 红外无损检测 边界识别 共轭梯度法 inverse heat conduction problem thermographic non-destructive inspection boundary identification conjugate gradient method APDL APDL
基于表面测温技术的传热反问题研究是红外无损检测技术从定性到定量发展的理论基础，同时也是其中一个重点和难点问题。 为了研究三维试件固定深度上内热源的几何分布问题，通过将三维试件简化为一维模型，建立了一维问题中检测表面温度和内部固定深度的内热源 的解析解关系。然后利用改进的一维修正算法对内热源不断进行修正，在给定的收敛条件下得到三维试件 固定深度上的内热源的分布，使得计算温度的分布和检测温度的分布吻合得最好。数值实验结果表明，该方法具有有效性和简便性。
导热反问题 固定深度内热源 几何分布识别 改进的一维修正算法 inverse heat conduction problem fixed depth internal heat source geometry identification modified one-dimensional correction method
海军工程大学动力工程系， 湖北 武汉 430033
根据国家相关标准建立了电气控制柜内部元件发热故障的判断方法和标准。结合红外辐射理论分析了 控制柜内部过热元件对壳体内表面的热辐射，得到了壳体内表面的辐射热流密度，并针对受热壳体建立了二维热传导模型。基于 壳体表面的红外成像测温数据，运用L-M算法进行了导热反问题模拟研究，准确求解了控制柜内部元件在不同热缺陷程度时的发热温度。最后 运用表面温度判断法对控制柜内部元件热缺陷的严重程度进行了识别。结果表明，测量误差对过热元件的故障诊断影响较小。
内部热缺陷 温度识别 表面温度判断法 红外热像仪 导热反问题 inner thermal defect temperature identification surface temperature judgment method infrared thermal imager inverse heat conduction problem
在传热学的基础上,建立了三维的物理和数学模型,同时对LM(Levenberg-Marquardt)方法进行了修正。根据修正后的模型进行了导热反问题模拟研究,计算结果显示修正后的模型收敛速度更快;同时利用修正后的导热反问题的数学模型对材料内部不同性质缺陷的位置、几何形状及导热率对反问题求解的影响进行了分析,发现修正后的模型如果同时对缺陷位置、几何形状和导热率进行求解时,效果不好,但是对缺陷位置、几何形状与导热率分别进行求解时,可以获得比较好的结论;而测量误差对该方法求解结果有所影响,特别是对导热率影响较大。
导热反问题 Levenberg-Marquardt算法 红外无损检测 内部缺陷 inverse heat conduction problem Levenberg-Marquardt method infrared nondestructive testing subsurface defect
1 河北工业大学文理学院,天津,300130
2 华北电力大学物理系,河北,保定,071003
阐述了用红外技术与求解导热反问题相结合对三维圆柱形工业设备内部缺陷进行定量计算的方法,从理论上证明了求解的可行性.在已知设备表面温度分布情况下,求解几何形状部分未知的传热学反问题将导致一非线性方程的求解,用牛顿迭代法对该方程数值求解可准确定出设备内部缺陷的位置及尺寸.
红外技术 导热反问题 数值求解 缺陷 Infrared technique Inverse heat conduction Numerical solution Defect
