基于对数坐标二阶微分峰值法的感应热成像内部缺陷识别研究

针对感应热成像检测中金属工件内部缺陷检测较为困难的问题,对常用的铁磁材料45#钢和非铁磁材料铝试件进行了研究。提取45#钢和铝试件上宽深比不同缺陷的降温曲线,对其进行归一化对数温度-对数时间拟合并求取二阶微分,利用二阶微分极小峰值时间作为特征量对缺陷深度进行定量。结果表明,对45#钢试件,缺陷宽深比大于等于2时,二阶微分极小峰值所对应的时间与缺陷深度平方呈线性关系,可以用来对缺陷深度进行定量;铝试件处理后降温曲线的二阶微分极小峰值时间不受缺陷深度变化影响,不能作为特征量定量缺陷深度。最后通过实验验证了仿真结果。     

像增强器视场缺陷检测方法研究

在数字式像增强器性能综合检测系统的基础上，研究了像增强器视场缺陷的检测方法。通过数字视频摄像机采集缺陷图像，利用数字图像处理方法确定缺陷性质，缺陷处理算法基于图像灰度特征而不是边缘特征提取。该方法适用于对检测对象有具体量化和定位要求，而不是简单的只有数量和形状特征要求的场合。实验表明，该检测方法能够较准确地检测像增强器的缺陷。     

高效消除表面缺陷检测盲区的机器视觉在线检测系统

针对皮革表面类缺陷用机器视觉在线检测时，某些缺陷成像质量对照明方向呈现各向异性甚至无法显现而形成检测盲区的问题，研究设计了一套可消除该类检测盲区的在线检测系统。基于缺陷处的散射和信息采集机理得出缺陷特征光强随照明方向的变化规律，并以压印和油墨类缺陷为例进行实验研究，发现2类缺陷特征光强分布均与照明方向相关，缺陷的检测盲区与有效区呈正交态。据此，采用自主设计的侧入式均匀照射离轴面光源，设计出线阵和面阵正交复合的在线检测系统，采用垂直目标面采集信息、45°角暗场正交照明，线阵相机和线光源组成主检测系统，面阵相机和离轴面光源辅检测系统，对随机出现的各向异性缺陷进行上百个样本检测,实验证明，缺陷检测盲区被有效消除，缺陷识别率提升了近22%，检测效率也得到大幅度提高。     

涡流检测的数值模拟与缺陷定量分析

随着涡流检测技术的不断发展，不仅要求准确检测出缺陷，且还需对缺陷进行定量、定性评价。涡流检测中阻抗信号变化是进行缺陷检测和定量分析的依据：测量或计算缺陷的阻抗信号，称为涡流检测的正向问题；从阻抗信号推断出缺陷的定量定性特征，则是逆向问题。借助于有限元模拟方法，对涡流检测时的正向问题进行了求解计算；利用傅里叶变换和神经网络方法，对涡流检测时的逆向问题进行了分析。     

基于小波包变换的复合材料超声波检测信号特征提取

本文以碳纤维复合材料常见缺陷分层、孔隙、疏松的超声波检测缺陷信号为研究对象，对超声波检测信号进行小波包变换，提取包含信号绝大部分能量的近似系数波形特征及细节系数的统计量作为样本的特征值。应用BP神经网络分类器进行分类识别验证，取得较好的识别效果。该方法能以较小的特征维数表征原始信号特点。     

基于改进梯度幅值的包装缺陷检测算法研究及应用

针对包装质量检测精度易受外界光照影响的问题，在已有基于梯度幅值相似性的缺陷检测算法基础上，将局部二值模式算子引入到该算法中，提出了一种基于改进梯度幅值相似性的缺陷检测算法。该算法利用局部二值模式算子的旋转不变性和灰度不变性的特点，并将其与图像的梯度幅值特征进行融合后用于包装的缺陷检测中，提升了缺陷检测算法对光照的鲁棒性。实验结果表明，相比传统梯度幅值缺陷检测算法，该算法具有更好的抗光照影响能力，并且对于不同光照情况下的包装缺陷，该算法的检测准确率可达96.57%。因而，该算法能够被广泛地用于包装缺陷检测中，提高缺陷检测的精度。     

表面窄缺陷深度的光声检测方法

为实现对表面缺陷深度的激光超声定量检测,建立了与缺陷宽度有关的深度测量理论。建立了含有宽度修正项的深度测量公式,并定义了缺陷尺寸比值概念,划分了窄缺陷、极窄缺陷与宽缺陷三种缺陷类型,以及在这三种不同类型下缺陷深度测量方法的适用性,并采用有限元仿真加以验证;搭建了激光超声检测实验平台,对铝合金表面缺陷样品进行了深度检测。结果表明:引入宽度修正项可实现对窄缺陷深度的定量检测,该方法的平均测量误差不足5%,很好地实现了缺陷深度的精确测量。     

基于分布式激光超声的带筋构件R区缺陷检测方法

针对带筋构件R区多类型缺陷的快速检测和精确识别等难题，提出基于分布式激光超声的带筋构件R区缺陷检测和分类识别方法。通过建立有限元模型研究了激光超声在带筋构件中的传播规律及其与R区表面裂纹、近表面气孔等缺陷的相互作用机理，进而设计制作了含典型人工缺陷的6061铝合金带筋构件试样，开展激光超声检测实验。实验获得的缺陷时域信号与B-scan特征图像及仿真结果一致，基于反射与衍射原理实现了对带筋构件R区缺陷定位与定量检测，从而验证了所提分布式激光超声检测方法的可行性，为带筋构件制造缺陷的快速检测和分类识别提供了新思路。     

基于神经网络的零件缺陷机器视觉识别系统

零件缺陷检测是保证零件使用安全的重要手段。传统的零件缺陷检测法需要有操作人员参与其中，易受主观因素影响，检测的效率及精度得不到良好的保证。而采用机器视觉技术的检测法可实现实时在线的自动检测，无需人工参与，这就极大的提高了生产效率。本文以小轴承表面为研究对象，针对微小轴承的表面结构、尺寸、检测精度和缺陷特征，设计了基于BP神经网络的零件缺陷机器视觉在线自动检测系统，其采用机器视觉技术，构建了BP神经网络检测识别模型，采用进行图像特征提取的间接识别方法，对微小轴承缺陷进行实时检测。实验结果证明了人工神经网络模型的检测能力的可靠性。     

超声波检测钢和铝中的缺陷特征

本文利用欧能达-3600型号超声波探伤仪研究钢与铝这两种金属材料中典型的缺陷伤口的超声波波形;通过对曲面反射型缺陷的超声检测波形以及超声动态波形的特征进行定性分析,研究材料中实际的气泡、缩孔等典型曲面反射型缺陷的反射脉冲式超声波波形的特征。研究结果表明:材料中气泡、缩孔等曲面反射型缺陷,其超声检测波形的特征非常相似;但是由于缺陷界面的声阻抗等声场特征参量的不同,会导致检测得到的缺陷波形会有一些细微的差别。     

9.5 m高水平极化有界波电磁脉冲模拟器内场分布特性的初步实验研究

测量了9.5 m高的水平极化有界波电磁脉冲模拟器的内部场,并根据实验测量结果分析了该模拟器内场分布特性,包括一定区域内场均匀性的定量分析及模拟器内部有效测试空间的确定方法,进而对最低位置为距离地面2 m的有效测试空间进行了预估。实验结果表明:位于该模拟器双锥中心正下方且距离该中心5.5～7.5 m的测点场的峰值基本按照测点与双锥中心间距的倒数衰减,且随着测点与双锥中心间距的增大,因锥与极板不连续结构导致的波形变化在时间轴上滞后,而因地面影响导致的波形变化在时间轴上提前;在距离地面比较高的水平面上,两极板之间场的外泄方向场的衰减比双锥中轴线方向场的衰减更慢;该模拟器内部距离地面2 m的水平面上12 m×12 m的区域内所取测点的归一化场平均峰值约为0.678,归一化场平均峰值的标准偏差约为0.068 9,场的均匀性约为2.039 dB。     

水浸超声检测的平面波频域快速成像算法

给出了一种基于一步相移法的水浸超声检测快速频域算法,以适用于液浸式相控阵成像。通过在阵列信号频域乘以相移因子,将阵列虚拟延拓至水浸工件表面,再进行单介质频域成像。相比时域延时叠加算法,节省了计算界面折射点的用时。对于垂直入射平面波检测,提出一种网格匹配的方法,通过调整傅里叶变换的点数,使阵列信号频域和图像频域的采样网格相重合,有效地减少了频域插值误差和伪像,进一步降低了运算次数.实验结果表明,网格匹配频域算法的运算次数仅为时域平面波算法的1/60,为水浸式超声实时检测提供了一种可行方案。      

分布式负载垂直极化有界波电磁脉冲模拟器外泄场的规律分析

将基于MPI平台的并行时域有限差分(FDTD)方法与基于完全磁导体(PMC)镜像法相结合,并结合CST模拟软件,模拟给出分布式负载垂直极化有界波电磁脉冲(EMP)的外泄场(包括侧泄场和后泄场)的分布规律。模拟结果与实验结果符合得很好。研究表明:在高度方向上,地面附近的外泄场峰值最大,但远离模拟器时,在1.5 m高的高度范围内,外泄场的峰值差别不大;不管采用何种双指数脉冲源,距离模拟器边缘位置比较近的测点在传输线段的侧泄场的幅值大于分布式负载段侧泄场的幅值,且两者都大于分布式负载末端的后泄场幅值,但随着测点与模拟器边缘的垂直距离的增加,分布式负载段的后泄场可能会比侧泄场大;对于电压峰值相同的双指数激励源而言,所含的高频分量越多,在一定范围内,从其分布式负载末端外泄的后泄场更大;模拟器下方大地的电导率增加,模拟器的外泄场增加。     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究

建立了一种简便的、适用于磁畴模型应用的Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金本构参数辨识方法. 针对Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金磁畴模型中本构参数不明确且直接实验测试困难的问题, 提出了一种数值计算与实验测试相结合的参数辨识方法. 采用坐标变换与绘制自由能等势曲线相结合的方法, 简化了载荷作用下Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金内磁畴角度偏转的数值计算, 研究了合金磁畴角度偏转模型的参数依赖性. 在此基础上, 结合简单的实验测试, 建立了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金各向异性常数K₁ 和K₂、能量分布因子ω、晶轴取向分布的辨识及修正方法. 该方法能够简单、快速地完成Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金磁畴模型中本构参数的辨识, 对完善磁致伸缩材料磁畴偏转的数值计算模型非常有意义. 理论分析可为类磁致伸缩材料磁机耦合模型的建立、完善, 以及材料本构参数的辨识、获取提供参考.     

垂直极化平行板有界波电磁脉冲模拟器辐射近场的快速估算方法

为快速估算出垂直极化平行板有界波电磁脉冲(EMP)模拟器的时域近场,将散射传递函数法应用于该类型模拟器近场的时域计算中,即对于给定的脉冲源,先寻找有效频谱范围能覆盖该源的高斯脉冲源,并应用时域有限差分(FDTD)方法计算该高斯脉冲源激励时模拟器中测试点场的时域响应,再利用傅里叶变换、系统的传递函数及傅里叶逆变换计算得到给定脉冲源激励时各测试点场的瞬态响应。所得计算结果与直接使用给定脉冲源激励时FDTD方法的计算结果符合较好。所述方法可用于同一模拟器在不同脉冲源激励时辐射近场的快速估算,能大大减少FDTD模拟计算的次数,尤其对于中大型模拟器能有效减少计算时间和内存。     

时域有限差分法的混凝土超声波损伤分析*

混凝土质量的好坏直接影响到建筑物的安全性,选用方便实用的方法对其内部裂纹进行检测具有显著意义。该文首先借助时域有限差分法,建立了混凝土声场数学模型。之后对不同内部缺陷尺寸的混凝土模型进行了超声波数值模拟,分别从时域和频域对接收到的超声信号进行了分析。结果发现,当内部存在缺陷时,接收信号时域幅值明显变小,接收信号的幅值与缺陷尺寸大小呈指数关系,且接收信号传播时间与缺陷宽度呈线性关系。最后以初次到达信号的频域能量为特征指标,得出其与混凝土内部开裂缺陷尺寸呈指数关系。该方法为混凝土超声无损检测建立合适的数学模型提供了参考。     

Non-destructive imaging using the time domain topological energy method

The time domain topological gradient has recently been presented as a promising technique for imaging of complex structures [N. Dominguez, et al., Wave Motion 42 (1) (2005) 31-52], showing results obtained on simulated data. The method relies on the adequate combination of two computed ultrasonic fields, one forward and one adjoint. The adjoint field, that carries the information about the defects, is analogous to a time reversal operation. The forward field plays the role of a “photographic developer”. The great interest of the method is that the time reversal operation is not done experimentally but numerically, allowing implementation of low cost systems. The expected low sensitivity of the method to the presence of measurement or structure noise had been discussed in a former work. This paper shows results obtained on experimental data in the context of non-destructive testing, showing the efficiency of the method even in complex configuration such that composite material testing.     

原位Raman光谱技术应用于铁电陶瓷畴变与电疲劳研究

基于铁电陶瓷材料90°畴变导致Raman光谱变化的原理,自行设计并搭建了铁电材料原位测试分析和数据采集系统,通过与Raman光谱仪的联用,利用特制的样品旋转装置,从实验上证实在外加电场作用下铁电材料中的90°畴变使平均电畴的择优取向发生改变,从而导致Raman光谱强度的变化,利用铁电材料原位测试分析和数据采集系统,实现...     

X波段六腔渡越管振荡器的高频特性研究

 从麦克斯韦方程出发，采用时域有限差分法（FDTD）和离散傅里叶变换（DFFT）相结合的方法，通过数值计算得出了六腔开放式谐振腔中前四个谐振频率和场分布，计算出的谐振频率与实验测量结果基本相同。比较了开放腔和封闭腔谐振频率，验证了TEM波吸收边界条件，并在实际编程计算中得以应用。计算结果为六腔渡越管振荡器的机理研究提供了依据。     

A transient testing technique for the determination of matrix parameters of acoustic systems,I: Theory and principles

A transient testing technique has been developed for rapid testing of components in acoustic systems. Fourier transforms of transient pressure data are utilized to provide system characteristics in the frequency domain. The approach is applicable to field testing situations where short duration testing with a minimum of portable instrumentation is desirable and no special apparatus such as anechoic terminations are available. Derivations of matrix parameters expressed in terms of the transforms of pairs of pressure data are presented for a variety of testing conditions and system types. Analytical expressions for theoretical matrix parameters for selected known systems are also included for comparison with experimental results.