红外热成像无损检测技术现状及发展

红外热成像是近年来发展起来的一种快速有效的无损检测技术,通过主动热激励使物体内部的异性结构以表面温场变化的差异形式表现出来,实现缺陷的定位、识别和定量测量;它是一门跨学科的技术,它的研究和应用,提高了多种军、民用工业设备的安全性可靠性;综述了红外热成像无损检测技术的基本概念、关键技术原理和系统组成,比对分析了光脉冲、超声、锁相、太赫兹等各种热激励方式的技术特点,介绍了国内外相应的发展状况和进展,并给出了一些典型应用案例,最后总结了该技术的发展趋势。     

核电站安全壳缺陷检测系统研究设计

借助于可平稳移动于垂直墙面的负压吸附式爬壁机器人平台,将两台分辨率不同的摄像机固定于机器人前端支架上。通过两组相互独立的无线通信网络,分别实现控制爬壁机器人移动和回传摄像机所拍摄到的安全壳外壁视频信息。无线回传的视频信息在本地上位机监控平台上经过前期处理后进行实时播放显示,同时视频处理软件中的缺陷检测算法模块在后台进行图像缺陷检测,检测到缺陷后,软件平台发送停止信号给机器人,同时视频流切换到高清摄像机进行高清照片拍摄,并将包含缺陷信息的高清照片发送至缺陷测量模块,利用在缺陷测量模块中所开发的测量工具进行安全壳外壁缺陷测量,最终测量所得到的缺陷参数会存入后台数据库进行存储管理,方便后期浏览历史数据,监测安全壳外壁缺陷的动态变化情况。     

太赫兹激励的红外热波检测技术

本文的目的在于探索一种新的适用于红外热波检测技术的热激励方式——太赫兹(THz)热激励. 文中介绍了THz波周期性热激励的热传导理论模型; 尝试利用返波振荡器(返波管backward wave oscillator, BWO)太赫兹源对一块碳纤维基底吸波涂层板进行周期性THz热激励, 红外热像仪连续观测和记录试件表面温场变化, Canny边缘算法处理热图像显示缺陷; 检测结果与闪光灯脉冲激励的结果进行比较, 讨论了太赫兹波激励红外热波检测技术可能的优势. 实现了THz技术与红外热波无损检测技术的结合.     

红外热波无损检测中材料表面下缺陷类型识别的有限元模拟及分析

鉴于红外热波无损检测中被检测物的形状、尺寸、材料和缺陷类型的不同，为给红外热波无损检测提供前期实验结果的预演，利用大型有限元分析软件ANSYS选择3种热特性差异较大的均匀材料，设计了三维模型。利用软件的前处理器和通用后处理器，绘出不同时刻模型表面的温度场分布，以此确定温度分布材料缺陷的类型。通过对模拟数据进行分析，绘出不同缺陷的温度变化曲线。根据曲线斜率的不同，可定性确定缺陷的类型。模拟结果说明：大型有限元分析软件ANSYS可用于红外热波无损检测实验过程的模拟,模拟结果与实验结果相符。该方法可用于其他不同缺陷类型的模拟及定量识别。     

热波成像的线性平移不变性研究

运用微扰理论证明了热波成像在一定条件下具有线性平移不变性，从而阐明了其用于不透明材料无损检测时的信号形成机理 关键词：     

基于红外热成像技术和广义回归神经网络的稻种发芽率检测方法研究

基于稻种老化时间不同时的物理学和生理学差异,提出一种基于红外热成像技术及广义回归神经网络的快速、无损检测稻种发芽率的检测方法,解决传统稻种发芽率检测方法操作复杂、实验周期长等问题。在温度为45 ℃、湿度为90%的条件下,将水稻种子依次老化0,1,2,3,4,5,6和7 d,得到不同发芽率的种子;采集稻种红外热图像,然后提取稻种胚芽部位数据,总计144份,随机分为校正集和预测集,其中校正集96份,预测集48份;分析和比较不同老化天数稻种红外热差异,从物理学和生理学方面揭示稻种发芽率与红外热图像间的关系,结合偏最小二乘算法(partial least squares, PLS)、BP(back propagation, BP)人工神经网络和广义回归神经网络(general regression neural network, GRNN),建立稻种发芽率的红外热模型。结果表明,利用GRNN建立的发芽率预测模型效果最优,其中校正集的R_C(相关系数)和SEC(标准偏差)分别为0.932 0和2.056 0,预测集R_P(相关系数)和SEP(标准偏差)分别为0.900 3和4.101 2,相关性均达到较高水平且校正集与预测集的标准偏差均较小。实验结果表明,采用红外热成像技术结合广义回归神经网络研究稻种发芽率是可行的,且所建模型在稻种发芽率快速测定方面有较高的精度。     

红外图像处理在墙体空鼓检测上的应用研究

提出了一种基于红外图像的建筑物墙体空鼓检测方法,不但可以远距离、无损地对建筑物空鼓等缺陷进行定性检测,还能对建筑物热工缺陷进行定量分析;采用一种红外图像处理方法来消除墙体温度分布中梯度干扰的影响;通过自适应地调整参数对红外图像进行图像增强处理,有效地排除了环境干扰;通过基于空鼓缺陷边缘轮廓的连通域计算,可直接得到空鼓面积的大小数据;建筑物缺陷现场检测实验结果表明,提出的检测方法既能快速定位出建筑物空鼓等缺陷位置又能以78.3%的精度检测出空鼓面积大小,具有较高的工程应用性。     

TDOA高精度短波定位系统研究与设计

为了解决现有短波无线电监测定位系统中存在接收机系统复杂、定位精度不高的问题,设计了一种基于TDOA高精度短波定位系统;该系统采用软件无线电设计架构,射频前端采用直接带通采样,通过FPGA和CPU进行基带IQ数据提取和传输,采用TDOA和粒子算法对位置干扰源进行估计和定位;并且采用了GPS和PLL相结合时钟方案,以及VPN的数据传输通道;给出了短波定位系统的框图,分析了系统子模块和工作原理;采用该系统对已知的短波信号进行定位,实验结果证明优于传统的定位手段;说明该系统具有使用方便、布站灵活和定位精度高的特点。     

射线实时成像检测中图像增强方法的研究

以射线实时成像检测系统为研究对像,根据射线实时成像的特点,对其图像预处理部分进行了较为详细的研究,结合射线衰减的特点,提出了使图像灰度与工件厚度变化成线性关系的处理方法;为进一步进行特征提取的需要,设计了模糊变换法,使图像得到有效增强。为提高处理速度,设计了快速变换法。并对以上方法均进行了详细分析并给出了处理结果。实际应用表明,以上方法对射线实时成像图像的处理具有很好的效果。     

可调谐高重频高压脉冲驱动模块的设计

设计了一种高重频高压快脉冲驱动模块作用于激光调Q系统。该驱动模块采用零电压准谐振SMPS技术、大功率高速高压固体开关器件多管级联电路、大电流脉冲过驱动技术,获得了频率为1kHz至100kHz可调、高电平0～5000V可调、脉冲宽度0．5肚s、下降沿可达20ns的负脉冲,可靠性强,体积小。     

可调谐高重频高压脉冲驱动模块的设计

设计了一种高重频高压快脉冲驱动模块作用于激光调Q系统。该驱动模块采用零电压准谐振SMPS技术、大功率高速高压固体开关器件多管级联电路、大电流脉冲过驱动技术,获得了频率为1 kHz至100 kHz可调、高电平0~5 000 V可调、脉冲宽度0.5 μs、下降沿可达20 ns的负脉冲,可靠性强,体积小。     

船载特装设备电能质量监测系统设计与实现

针对测量船特装设备供电系统可能受到短路、断路、漏电、谐波等因素的干扰而影响供电的电能质量问题,构建和实现了一种基于智能网络仪表的电能质量监测系统。该系统实现了对电能质量的在线监测以及采集数据的分析和处理,可准确、实时、连续地对供电系统的电能质量数据进行监测,以获取多方面的电能质量数据;同时实现了电能数据的信息共享,提高了电能数据资源的利用率,为电能质量监测数据进行进一步分析提供了有力支撑。电能质量监测系统投入运行后,实践结果表明,该系统具有较好的监测效果。     

核爆聚变电站概念设想

提出了一种新的核爆聚变电站概念设想，并对其可行性作了初步的分析讨论，利用核爆炸实现聚变放能已为氢弹研制的成功所证明，关键是如何把核爆炸能安全地转化成熟能和电能，概念设想通过爆洞，喷钠，选择核装置，铀－钍循环，核燃料回收等措施，合理地解决了能量安全转化，爆洞建造运行、核燃料循环供给等技术困难，使核爆聚变站的设想有可能成为现实。     

Combined Infrared Thermal Imaging and Laser Heating for the Study of Materials Thermophysical and Processing Properties at High Temperatures

Focused laser irradiation can easily drive materials to extreme temperatures with very high precision and control. In combination with infrared imaging and material characterization techniques, the resulting thermal load can be assessed to derive meaningful thermophysical properties avoiding interferences that would normally occur with direct contact measurements of temperature. In this focused article we first address technical challenges with the experimental implementation involved in obtaining laser-induced temperature field data from infrared imaging. We then discuss suitable heat transport models for analysis of thermal data and, finally, describe specific examples of thermophysical material parameters derived from combined infrared imaging and laser heating. The aim is to illustrate general principles of this combined laser-based heating and IR thermal imaging approach that are useful for experimentation under extreme conditions, which often remain out of reach of conventional methods.     

基于柔性测试技术的高精度水下声学采集与发射系统设计

水下声学采集与发射在水声测试系统中起着举足轻重的作用,以往的测试设备往往只针对水下水声信号的原始数据采集,而在岸基与水下系统的授时、定时以及同步性上缺乏可靠的技术手段予以保证,同时也存在测试功能针对性强、扩展性差等缺点;文章提出了基于柔性测试的高精度水下声学采集与发射技术,阐述了其基本的测试原理、关键技术实现以及软硬件实现方法,完成了岸基与水下测试系统授时误差小于200 ns,定时同步误差小于100 ns,最大6通道,每通道采样不小于200 KS/s的水听器采集且同步2通道换能器任意波形输出的硬件功能,软件上实现了任务列表自动解析、基于岸基时间服务器的自动数据采集与发射功能,具有精度高、功能全面、智能化程序高等特点。     

太阳能塔式电站轮胎面定日镜的设计及性能分析

为了提高定日镜的聚光性能,研究了可校正离轴象散的轮胎面定日镜.通过计算聚光场四个典型位置的定日镜与吸热器的间距和阳光在镜面上的全年入射角变化范围,确定定日镜的焦距和视场,使用ZEMAX软件设计出轮胎面定日镜,并分析其聚光性能.与球面定日镜相比,轮胎面定日镜的聚光性能有很大提高：不仅光斑面积变小,而且可将光斑最小点从视场边缘移至视场中心附近.提出了轮胎面定日镜的制作方法,实践证明了该方法的可行性.     

高倍聚光模组系统研究与设计

聚光系统的聚光效率和能量均匀性直接影响单位模组的发电效率。本文研究设计出高倍聚光模组系统,该系统主要包括菲涅耳透镜和球冠平顶微棱镜。采用中心波长修正法进行菲涅耳透镜的设计,并通过Zemax仿真模拟设计出球冠平顶微棱镜。最后通过Zemax模拟,决定选取两侧面夹角α的角度为117°,平顶到球面的间隔g为0.2 mm,球冠平顶微棱镜的曲率半径R为10 mm。聚光系统整体的聚光效率达99.8%,能量均匀度为0.812,并进行实验验证,得出实际聚光效率为83.1%。