[發明專利]一種碳纖維復合材料沖擊缺陷的紅外序列熱圖分析方法

無效

• 申請號: 201210202037.3
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102735687A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 楊波;羅晶;程龍;鄭捷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種碳纖維復合材料沖擊缺陷的紅外序列熱圖分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）獲取帶有等時間間隔信息的超聲紅外序列熱圖，并對其進行濾波降噪處理；

（2）完成缺陷的時間域拼接，即綜合紅外序列熱圖在各個時間點體現出來的缺陷信息，將其表示在一張紅外熱像圖上；

所述缺陷的時間域拼接方法，其特征在于：對紅外序列熱圖中的各幅圖像選擇對應的加權值，確保缺陷清晰顯示階段的加權值大于初現階段及擴散階段，所有加權值的和為1。其中，初現階段是指缺陷在圖像中剛剛出現及缺陷區域迅速擴大的階段，顯示階段是指缺陷具有相對穩定、清晰輪廓的階段，擴散階段是指缺陷的輪廓逐漸模糊向四周擴散的階段，將紅外序列熱圖上各個像素點的灰度值進行加權平均，進而得到經過時間域拼接后的圖像；

（3）完成缺陷的空間域拼接，即根據紅外序列熱圖的時間特征分析在經過時間域拼接的圖像上表現為相鄰的幾個缺陷是否屬于同一個缺陷，若屬于，則根據缺陷邊緣各個方向的擴散速度信息進行空間域的缺陷拼接，使其在圖像上表現為一個缺陷；

所述判斷時間域拼接后的圖像上相鄰幾個缺陷是否屬于同一個缺陷的方法，其特征在于：①在紅外序列熱圖中，以缺陷最早出現的點或區域中心為缺陷的中心；②紅外序列熱圖中各個缺陷均隨時間向四周擴散，以缺陷的中心為基準點計算出缺陷沿著邊緣擴散速度最大的方向；③連接兩個缺陷的中心，此即為拼接基準線，比較兩個最大擴散速度方向與拼接基準線的夾角，當兩個夾角均小于閾值T₁時，進行下一步的判斷，否則認為兩缺陷不屬于同一缺陷，不需要進行拼接處理；④比較兩缺陷中心的距離和它們的最大擴散速度，當它們的最大擴散速度之和與中心距離的比值大于閾值T₂時，認為這兩個缺陷屬于同一個缺陷，否則不屬于，不需要進行拼接處理；

所述缺陷的空間域拼接方法，其特征在于：在拼接基準線兩側進行局部的邊緣檢測，以獲取拼接輪廓，進而對相鄰兩個缺陷進行拼接；

（4）對拼接后的圖像進行等比例的縱向拉伸以及梯度比例的橫向拉伸，校正由于紅外熱像儀視角引起的圖像畸變；

（5）計算空氣對紅外熱輻射能量的衰減與作用距離的關系，并計算紅外熱像儀的探測器與試件上不同點的距離，以考量由此對圖像亮度造成的梯度影響，進而補償拼接后圖像上的梯度誤差；

（6）對拼接后完整的缺陷進行定量分析。

2.如權利要求書1所述碳纖維復合材料沖擊缺陷的紅外序列熱圖分析方法，其特征在于：所選用的試件為實際結構中的碳纖維復合材料層壓板部件，其上缺陷為裝配和維修過程中工具掉落撞擊材料或使用過程中受到撞擊等真實情況造成的沖擊缺陷，損傷了復合材料層壓板的分層結構。且本方法研究的紅外熱圖對象是通過超聲紅外熱像無損檢測技術獲得，在序列熱圖中呈現出沖擊缺陷的不連貫性。

3.如權利要求書1所述碳纖維復合材料沖擊缺陷的紅外序列熱圖分析方法，其特征在于：所述第（5）步中空氣熱輻射能量的衰減用空氣對熱輻射的衰減透過率來衡量，空氣對熱輻射能量的損失主要是受到水和二氧化碳的吸收作用以及空氣中微粒的散射作用，故空氣對熱輻射的透過率可表示為水的吸收透過率、二氧化碳的吸收透過率和散射透過率的乘積。

4.如權利要求書1所述碳纖維復合材料沖擊缺陷的紅外序列熱圖分析方法，其特征在于：所述第（5）步中圖像亮度梯度誤差的補償方法為：在試件上按等距的網格選取測量點，計算各個測量點的衰減，并進行二元二次擬合，根據擬合后的函數來補償亮度的梯度誤差。