红外与激光工程
2021, 50(10): 20210050
利用红外热像仪测温需先设定被测表面的法向发射率，该发射率通常为定值。而当热像仪处于被测点的天顶角大于 50.的位置范围时，由于被测点定向发射率的变化，必造成这些点的测温误差。对于非平表面，这样的点大量存在。因此，必须对其测温结果进行修正。本文针对使用单目红外热像仪测量非平表面温度时由于各点定向发射率的变化引起的测量误差进行研究，并依据物体表面定量发射率的变化规律，给出了测量点的温度修正系数。同时，通过点云三维建模，利用热像仪的几何成像原理推导出红外热像图与实际被测表面中点与点的对应关系，给出了通过红外热像仪测量非平表面的温度分布的误差修正方法。实验证明了该方法的有效性。
红外无损检测 红外热像仪 测温误差 温度修正 非平表面 thermographic non-destructive inspection, infrared
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
1 华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
利用建筑材料、隔热垫和胶粘剂制作了胶层中含人工空气缺陷的三层胶接结构, 并利用SynViewScan 300连续太赫兹成像系统对样件进行了检测。通过分析胶接面的太赫兹二维图像及缺陷处和正常胶粘处的单点纵向信号, 获得了胶层空气缺陷的位置和大小信息。结果表明, 连续太赫兹波成像系统可以清晰识别胶接结构中的胶层空气缺陷。
成像系统 无损检测 连续波太赫兹成像系统 胶层空气缺陷 多层胶接结构
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
1 合肥工业大学, 安徽 合肥 230009
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
数字剪切散斑干涉技术在工业无损检测领域有广阔的应用前景,传统的迈克尔逊型数字剪切散斑干涉仪由于结构的限制,视场角很小,这限制了其在工程上的应用.介绍一种新型的大视角剪切散斑干涉系统,通过在成像镜头和CCD传感器之间嵌入4f光学系统来扩大其视场角,并实现镜头的外置.理论分析证明,视场角不再受到迈克尔逊结构的限制,仅仅取决于镜头的焦距和CCD传感器的靶面尺寸.设计并组建了一个大视场角迈克尔逊剪切散斑干涉系统,对比实验表明,在短的工作距离下实现了大视场的全场检测,在1 m的测距下,新系统测量面积可达800 mm×600 mm,而传统的系统测量面积只有250 mm×200 mm.
无损检测 数字剪切散斑干涉 4f光学系统 大视角 迈克尔逊干涉仪 non-destructive inspection digital shearography 4f optical system large angle of view Michelson interferometer
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100049
利用成像光谱可同时获得水果的成像信息和光谱信息, 实现水果外部和内部品质的高精度、 无损伤、 无污染的大面积瞬态检测。 为了获得水果的成像光谱, 设计了一种以自主研发的凸面光栅作为核心元件的小型成像光谱仪, 它具有成像质量好、 体积小、 重量轻等优点, 光谱分辨率在578 nm波长处达2.1 nm, 光谱谱线弯曲和色畸变均小于0.6%。 对该小型成像光谱仪进行了检测和苹果成像光谱测量实验, 结果表明: 该成像光谱仪满足设计要求且可以快速的获得苹果的高精度成像光谱, 从而进行水果的品质检测。
成像光谱仪 水果品质 无损检测 凸面光栅 Imaging spectrometer Fruit quality Non-destructive inspection Convex grating
1 北京航空航天大学 材料科学与工程学院,北京 100191
2 首都师范大学 物理系,北京 100048
3 北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100191
4 北京理工大学 信息科学技术学院,北京 100081
由于聚丙烯管道所处的工作环境恶劣,长期使用后极易形成内壁腐蚀、结垢和裂纹等缺陷,导致管道的性能降低,引发事故,因此对聚丙烯管理进行严格的天损检测是十分必要的。将红外热波无损检测技术用于预埋有三种缺陷(腐蚀、结垢和裂纹)的聚丙烯管道的无损检测;对红外热像仪采集的数据进行处理,得到典型时刻的热图和温度对数-时间曲线。通过分析典型时刻热图的灰度随时间变化的情况和曲线的斜率变化,对三种缺陷类型进行定性分析,并对缺陷进行定位。利用图像处理软件测量出了腐蚀面积。实验结果表明,红外热波无损检测技术可以快速、直观和有效的检测聚丙烯管道的三种常见缺陷。
红外热波 无损检测 聚丙烯管道 缺陷
