脉冲红外热成像与锁相热成像

论文摘要

在脉冲热成像技术中,待测物体被一瞬时能量脉冲加热,可以是光脉冲,漏电流或者是超声脉冲,热像仪采集试件表面的热响应,最后通过计算机处理可以得到反映不同缺陷的热图。脉冲热成像技术在微小缺陷,应力分布,大面积检测等方面检测能力有限,而且脉冲热成像技术需要待测物体表面平坦,试件表面发射系数均匀。这些因素都限制了脉冲热成像技术的应用,因此本文引入锁相热成像技术,可以较好的解决以上问题。针对材料中微小缺陷检测的锁相热成像技术使用的是单频热源,提取的是热变化信号的幅度和相位。相位的优势是它不受热源加热不均匀性和试件表面发射系数不同的影响。本文重点讨论锁相热成像技术,包括光锁相技术热成像技术和超声锁相热成像技术。文章从理论上分析了锁相热成像技术的基本原理,并在理论的基础上,研制了实验室拥有自主知识产权的锁相热成像装置,且成功应用于不同材料的检测,取得了较好的效果。最后讨论并比较两种热成像技术的优缺点。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 无损检测技术概况
• 1.2 五大常规检测技术
• 1.2.1 射线检测
• 1.2.2 超声波检测
• 1.2.3 磁粉检测
• 1.2.4 渗透检测
• 1.2.5 涡流检测
• 1.3 红外热波无损检测技术
• 1.4 五种常规检测技术与红外热波无损检测技术比较
• 1.5 本人需要完成的课题内容及意义
• 2 红外热波无损检测技术的概况
• 2.1 红外热波无损检测技术的发展
• 2.2 红外热波无损检测的关键技术
• 2.3 红外热波技术应用的国内外动态
• 2.4 锁相热成像无损检测的意义
• 3 红外热波无损检测理论
• 3.1 脉冲红外热成像的原理
• 3.2 锁相红外热成像的原理
• 3.2.1 积分法单通道模拟锁相热成像的原理
• 3.2.2 积分法双通道模拟锁相热成像以及数字锁相的原理
• 3.2.3 积分法双通道数字锁相热成像
• 3.2.4 FFT法的基本原理
• 3.3 脉冲热成像技术装置组成
• 3.3.1 热激励系统
• 3.3.2 红外热像仪
• 3.3.3 计算机图像处理系统
• 3.3.4 系统工作原理
• 3.4 锁相热成像装置组成
• 3.4.1 超声锁相装置示意图
• 3.4.2 光锁相的装置示意图
• 4 锁相热成像的算法以及热源特性研究
• 4.1 积分法
• 4.1.1 积分法的原理
• 4.1.2 积分系数的选择
• 4.2 FFT算法
• 4.2.1 FFT 算法基础
• 4.2.2 FFT程序设计
• 4.3 周期热源特性分析
• 5 模拟实验研究
• 5.1 模拟缺陷的制作
• 5.2 实验条件
• 5.3 数据处理
• 5.4 模拟实验结论
• 6 实用光锁相装置的制作
• 6.1 加热灯的选择
• 6.2 热源控制电路的制作
• lockin 信号发生器'>6.3 锁相频率f_lockin信号发生器
• 6.4 锁相频率信号的功率放大
• 6.5 控制电路框图以及实际电路图
• 7 光锁相检测实例
• 7.1 涂层检测
• 7.1.1 涂层试件描述
• 7.1.2 实验条件
• 7.1.3 实验结果
• 7.2 不锈钢激光焊接质量的检测
• 7.2.1 激光焊接件简介
• 7.2.2 试件描述及实验
• 7.2.3 实验结论
• 7.3 电路板分层检测实验
• 7.3.1 PCB制造工艺
• 7.3.2 试件描述
• 7.3.3 热穿透能力分析
• 7.3.4 电路板分层检测实例
• 7.4 C/SiC燃烧室—喷管质量检测
• 7.4.1 锁相热成像技术中相位图的理论分析
• 7.4.2 C/SiC喷管检测实验
• 7.5 飞机机翼无损检测
• 7.6 碳纤维冲击损伤检测
• 7.6.1 试件描述以及实验条件
• 7.6.2 实验结果以及讨论
• 8 锁相热成像实验讨论
• 8.1 热像仪采样频率的选择
• 8.2 锁相频率的选择
• 8.3 采样帧数的选择
• 8.4 频率偏移分析
• 8.5 锁相热成像技术在应力，疲劳损伤检测中的应用初期探讨
• 8.6 试件表面处理
• 8.6.1 表面处理的目的
• 8.6.2 表面处理的方法
• 8.7 锁相热成像技术与脉冲热成像技术比较
• 参考文献
• 硕士期间参与科研和发表的论文
• 致谢