作者单位
摘要
1 福州大学电气工程与自动化学院,福建福州 350108
2 国网福建电力有限公司电力科学研究院,福建福州 350007
复合绝缘子在不同缺陷类型下表现出不同的发热特征,基于复合绝缘子中心轴温度数据,提出了一种基于一维残差网络的复合绝缘子发热缺陷检测方法。首先,统计分析复合绝缘子不同缺陷类型下的异常温升范围及位置信息,得到各缺陷类型下的复合绝缘子中心轴温度数据样本集;然后,建立一维残差网络模型,在残差块中引入空洞卷积来扩大感受野,并加入有效通道注意力机制模块(efficient channel attention network, ECA_Net),提升与缺陷类别相关性较高的特征权重;最后,进行了算例验证及模型对比,同时采用 t分布随机紧邻嵌入(t-distributed stochastic neighbor embedding, t-SNE)可视化方法,反映模型特征提取的效果。结果表明:该模型能够有效捕捉中心轴线温度数据的空间维度信息,自适应提取类别区分度较大的特征,相较于普通卷积、自编码器(auto encoder, AE)和支持向量机(support vector machine, SVM),其识别准确率得到了提升,具有较好的鲁棒性和泛化能力,实现了端到端的复合绝缘子发热缺陷检测。
复合绝缘子 热成像 一维残差网络 空洞卷积 注意力机制 缺陷检测 composite insulator, thermography, one-dimensional 
红外技术
2023, 45(6): 663
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 东北林业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
温度是评估弹药热辐射毁伤的重要参数。 弹药在引爆后会在极短时间内压缩周围空气并向四周猛烈释放出大量能量, 伴随着能量释放弹药介质会急剧升温并形成火焰场, 通过测量、 分析火焰场的真温值, 便可以得到爆炸火焰的空间热辐射毁伤效应。 由于爆炸过程的强破坏性和瞬态性, 爆炸火焰的测量主要是依靠辐射测温法。 在以往研究中, 已有学者针对爆炸火焰测量研制了相应的辐射测温仪器, 但目前所研制的仪器只能测量出爆炸火焰在单波长下的亮温场, 而单波长亮温场无法实现真温值的计算。 针对这一问题, 研制了一套多光谱热成像仪, 该仪器采用多幅分光技术, 可实现爆炸火焰在同时刻、 不同波长下的分光成像, 并利用高速CCD相机进行数据采集, 最后依据多光谱辐射测温理论反演出爆炸火焰真温场。 多幅分光技术是由远距离多孔分光镜头所完成的, 该镜头主要分为两个部分: 主成像镜头和分光镜头。 主成像镜头的功能是对远距离爆炸火焰进行聚焦成像, 其所成图像经由单凸透镜汇聚到正后方的多孔分光镜头上。 多孔分光镜头内置分光光栏, 光栏上可镶嵌不同波长的窄带滤光片, 当入射光透过光栏上的窄带滤光片后, 透射光便为被测目标的单波长辐射能量。 远距离多孔分光镜头可对500 m以内的爆炸火焰进行成像, 并依据实际需求将分光光栏设计为四分光结构, 同时为方便滤光片更换将分光光栏做成了可插拔的形式。 该镜头自重约为0.75 kg, 可通过法兰片直接安装在高速CCD相机上, 完全满足野外测量要求。 为验证仪器的有效性, 对1.660 9 kg的TNT进行了爆炸火焰真温场实验。 实验结果表明: 在爆炸后0.1 ms时出现最高温度值3 251 K, 随着时间推移, 真温场逐渐扩大, 但其最高温度值在逐渐降低; 当时间为0.6 ms时, 最高温度值为2 483 K。
爆炸火焰真温场 多光谱热成像 远距离多孔分光镜头 Explosive flame true temperature field Multi-spectral thermal imager Long-range multi-aperture spectroscopic lens 
光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3885
作者单位
摘要
1 中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000
2 南京诺威尔光电系统有限公司,江苏南京 210014
编织复合材料低速冲击损伤主要为内部的分层损伤,采用目视检测无法有效检测损伤,损伤使得结构承载能力严重降低,威胁编织复合材料构件的安全使用。本文使用超声红外热成像技术对编织复合材料低速冲击损伤进行无损检测研究,使用 10J、20J、30J、40J、50J的冲击能量制作了 5个试件。对超声激励过程的温升曲线、空间温度曲线进行了详细分析;对比不同冲击能量试件发现,低速冲击下损伤主要是内部损伤,冲击能量越大,损伤区域越大,且损伤具有延展性。采用曲线分类算法对损伤区域进行了定量识别,发现编织复合材料损伤面积和冲击能量成线性关系。
超声红外热成像 编织复合材料 低速冲击损伤 无损检测 ultrasonic infrared thermography, woven composites 
红外技术
2023, 45(8): 876
作者单位
摘要
1 金陵海关技术中心,江苏南京 210014
2 南京诺威尔光电系统有限公司,江苏南京 210014
锂电池端盖作为保障锂电池安全的关键部件,端盖是一种铝制的薄片,采用激光焊接工艺,焊接过程中容易造成焊穿孔、断焊、虚焊的现象,目前主要依靠目视检测、可见光图像检测,但上述检测方式不能检测出虚焊问题。本文使用脉冲红外热成像技术对激光焊接进行检测,制作了焊接率为 100%、50%、33%、25%共 4个试件,采用信号重建方法可以消除试件表面不匀的影响,一阶导图像可以看到焊接区域,焊接率越大,焊接区域亮斑越大;对图像进行二值分割,结果表明激光焊接率和检测面积成正相关线性关系,验证了脉冲红外热成像技术对锂电池端盖焊接质量检测的有效性,为锂电池端盖焊接质量检测提供了一种新方法。
脉冲红外热成像 锂电池 端盖 激光焊接 焊接检测 pulsed infrared thermography, lithium battery, exp 
红外技术
2023, 45(10): 1052
作者单位
摘要
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原 038507
线激光扫描热成像无损检测技术使用线形激光作为热激励源,采取扫描加热方式,在碳纤维复合材料无损检测方面具有独特优势。在分析线激光扫描红外热成像检测原理以及复合材料特点的基础上,提出了扫描方向、扫描速度、激光功率等 3个可能影响检测效果的参数。建立线激光扫描检测复合材料的仿真模型,选取缺陷表面中心点和无缺陷处表面温度的最大温差作为检测效果的特征量,分析了上述参数对检测效果的影响,并对激光功率、扫描速度与检测效果之间关系进行了拟合,总结了实验时兼顾检测效率和检测效果的参数选取原则。
碳纤维增强复合材料 线激光扫描热成像 无损检测 仿真研究 参数分析 carbon fiber reinforced polymer, line laser scanni 
红外技术
2023, 45(10): 1038
作者单位
摘要
中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛 266580
带涂层钢结构亚表面缺陷的存在例如腐蚀、钢基体裂纹及涂层脱粘等,会对整体结构的性能产生影响,并加速涂层系统退化过程。因此,提出一种基于 YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测方法。这一方法可以在不移除涂层的情况下自动检测带涂层钢结构亚表面缺陷,具有重要的工程应用价值。通过所提方法,在保留涂层的情况下,对带涂层钢结构中的腐蚀、裂纹、脱粘等亚表面缺陷进行智能检测。检测结果表明,本文所提方法能够精确地识别和分类带涂层钢结构的 4种亚表面缺陷类型:钢基体裂纹、脱粘、严重质量损失(如腐蚀凹坑、腐蚀磨损)以及轻微质量损失(如腐蚀薄层)。4种缺陷类型的检测精度分别高达 96%、97%、95%和 93%,同时满足实时性检测需求。
带涂层钢结构 缺陷智能检测 脉冲涡流热成像 coated steel structures, intelligent defect detect YOLO v5 
红外技术
2023, 45(10): 1029
作者单位
摘要
1 南京诺威尔光电系统有限公司,江苏南京 210014
2 上海复合材料科技有限公司,上海 201112
超声红外热成像技术具有选择性加热、可检测复杂工件裂纹缺陷的优点,是一种具有很大研究价值的无损检测方法。本文介绍了超声红外热成像技术原理与系统组成,并对国内的发展历程、发展现状进行了回顾和总结。重点针对仿真研究、复合材料损伤、疲劳裂纹、金属构件裂纹、混凝土零件裂纹应用领域的研究现状进行了详细论述,最后展望了超声红外热成像技术的未来发展趋势。
超声激励 无损检测 裂纹 超声红外热成像 ultrasonic excitation, nondestructive testing, cra 
红外技术
2023, 45(10): 1020
郑凯 1,*罗志涛 2,3张辉 3
作者单位
摘要
1 江苏省特种设备安全监督检验研究院,江苏南京 210036
2 南京农业大学工学院,江苏南京 210031
3 东南大学机械工程学院,江苏南京 211189
红外热成像是具有非接触、检测面积大、检测结果直观等突出优势的新兴无损检测技术,近年来被广泛应用于金属、非金属、纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)以及热障涂层等的无损检测与评价。本文首先简要介绍了红外热成像技术的基本原理和检测系统构成,特别是对光学、超声以及电磁等主要热激励形式的特点和优劣势进行了对比。然后,根据热激励形式的发展历程,详细介绍了光激励红外热成像技术在 FRP复合材料和热障涂层无损检测与评价方面的研究现状与进展,重点关注了 FRP复合材料/热障涂层热成像无损检测中的热难点问题。最后总结并展望了 FRP复合材料/热障涂层红外热成像无损检测技术的未来发展趋势。
无损检测 红外热成像 热障涂层 FRP复合材料 红外图像处理 nondestructive testing, infrared thermography, TBC 
红外技术
2023, 45(10): 1008
丁佳渝 1,3彭斯颖 2,3,*
作者单位
摘要
1 复旦大学材料科学系,上海 200433
2 西湖大学未来产业研究中心,浙江 杭州 310030
3 西湖大学工学院,浙江 杭州 310030
高分辨光学成像技术对生物学、生命科学以及材料科学的发展都有重要意义。主流的高分辨光学成像技术依赖荧光成像,但是荧光高分辨成像不能揭示分子特异性信息且极易导致细胞毒性。而光热显微成像技术是一种兼具成分分辨和非侵入性的新兴技术,能够填补高分辨荧光成像的缺陷,具有极大的应用前景。对光热显微镜技术的实现原理、技术发展进行简要介绍,并总结提高中红外光热显微成像的探测极限和分辨率的措施,旨在为进一步推动高灵敏度和超分辨光热成像技术的发展提供借鉴思路。
热成像 红外成像 高灵敏度 高空间分辨率 
激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2200001
作者单位
摘要
1 江西理工大学 机电工程学院,江西 赣州 341000
2 陆军装甲兵学院 装备再制造技术国防科技重点实验室,北京 100072
3 中国人民解放军 65426部队,山东 潍坊 261000
4 陆军装甲兵学院 机械产品再制造国家工程研究中心,北京 100072
针对激光热成像技术定量检测铝合金表面微小裂纹宽度精度不足的问题,通过系统分析表面裂纹处热传导规律,并构建长脉冲激光激励条件下铝合金表面裂纹位置处准稳态温度场的温度分布模型,发现沿激光线方向的温度分布能够定量表征裂纹宽度。搭建了激光红外热成像试验平台并进行试验,获得了准稳态温度场下的温升分布规律,分析了不同宽度裂纹的温升分布特征和温升变化特征,基于温升分布特征参量和温升变化特征参量,采用比值定义法构建了不依赖激光功率的裂纹宽度综合指标。结果表明,所构建的空域特征参量综合指标显著提高了裂纹宽度检测的可靠性和准确性,能够实现50~700 μm宽度裂纹的定量检测,该结果能够为实现激光红外热成像技术在航空航天裂纹量化检测的应用奠定坚实基础。
激光长脉冲热成像 准稳态温度场 裂纹宽度 温升分布 温升变化 laser long pulse thermography quasi-steady temperature field crack width temperature rise distribution temperature rise variation 
红外与激光工程
2023, 52(9): 20220902

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