[發明專利]一種鉛鋼多層材料脫粘缺陷周期脈沖熱成像檢測方法

有效

• 申請號: 201710904393.2
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107490599B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 高斌;李曉希;湯光平;李建文;孫朝明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種鉛鋼多層材料脫粘缺陷周期脈沖熱成像檢測方法，通過周期脈沖對被測試件進行激勵，獲取被測試件含有缺陷信息的表面溫度隨時間變化的熱圖像序列，再對熱圖像序列進行傅里葉展開，變成多個正弦信號的疊加，根據熱波原理可以得到每個相應正弦信號的熱響應，從而獲得周期脈沖的熱響應，這樣便能夠達到增加能量的同時控制最高溫升，提高了檢測深度，增加了信號分辨率，提高了深層缺陷與淺層微缺陷的可檢測率。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種鉛鋼多層材料脫粘缺陷周期脈沖熱成像檢測方法。

背景技術

無損檢測技術是保障重大工程裝備制造質量和運行安全的關鍵技術。鉛鋼多層粘接材料由于其特殊的結構和性能在核工業領域得到了廣泛的引用。由于受生產工藝和環境因素的影響，鉛鋼多層材料容易出現粘接不良、氣孔、局部脫粘等缺陷，破壞了結構完整性的同時，也潛伏了巨大的安全隱患。多層材料由于其復雜的結構、通常具有的厚度、材料屬性的多樣性以及實際檢測環境的限制，對大多數無損檢測技術提出了挑戰。通過對多種無損檢測技術的比較與分析，發現熱成像無損檢測方法在多層材料脫粘缺陷的檢測上有應用潛力，具有無接觸、快速、大面積檢測等優點。但是，傳統的單脈沖熱成像檢測技術在鉛鋼多層材料上檢測深度小且橫向熱擴散的影響較大，難以采集到二層及以下的脫粘缺陷信息。為了增加深層缺陷的可檢測性，增大脈沖激發的能量，會因為瞬時高溫造成鉛鋼多層材料損傷。

因此，需要改進脈沖激勵模式，對脈沖進行調制，從而是試件獲得更多的能量的同時不會因為瞬時高溫而損壞。現有的調制模式有鎖相調制，但是鎖相調制系統復雜，硬件成本高，為了達到穩態條件，檢測時間較長。并且同一部位需要深度不同的重復測試。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種鉛鋼多層材料脫粘缺陷周期脈沖熱成像檢測方法，通過周期脈沖對多種材料實現深層脫粘缺陷和淺層微型脫粘缺陷的檢測。

為實現上述發明目的，本發明一種鉛鋼多層材料脫粘缺陷周期脈沖熱成像檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、獲取周期脈沖

(1.1)、計算周期脈沖的最大調制頻率ω：

其中，α是被測試件的熱擴散系數，μ是需要檢測的缺陷的最大深度；

(1.2)、計算周期脈沖的最小周期T：

(1.3)、利用激勵源產生出周期不小于T的周期脈沖；

(2)、利用周期脈沖對被測試件進行激勵，獲取被測試件含有缺陷信息的表面溫度隨時間變化的熱圖像序列；

(2.1)、利用周期脈沖對被測試件進行激勵，使被測試件表面產生出周期性變化的溫度序列；

(2.2)、利用FLIR紅外熱像儀采集被測試件表面產生的溫度序列，得到熱圖像序列，再將熱圖像序列導入計算機；

(3)、利用計算機對熱圖像序列進行處理，得到被測試件缺陷的識別結果；

(3.1)、將熱圖像序列的第一幀圖像去掉，得到去噪后的熱圖像序列；

(3.2)、對去噪后的熱圖像序列中每一幀熱圖像的離散溫度序列進行離散傅里葉變換，得到頻譜圖F(f)；

其中，Δt是采樣間隔時間，n是去噪后的熱圖像序列的第n幀熱圖像，N表示去噪后的熱圖像序列總幀數，f表示采樣頻率，T表示周期脈沖的最小周期，T[nΔt]表示第n幀熱圖像的離散溫度序列，R(f)和I(f)分別表示F(f)的實部和虛部；

(3.3)、根據頻譜圖F(f)計算相位譜圖和幅值譜圖A(f)；