基于声波法的舰船排气红外温度场的仿真重建研究

根据声速与温度的关系,提出了一种基于声学法的舰船排气红外温度场重建方法。通过布置在烟囱边界的声波传感器,测量各声波传递路径的时间,进而解算温度场。分析了测量误差对重建结果的影响,结果表明基于声波法的温度场重建方法在5%的测量误差水平内具有良好的重建效果。该方法为红外辐射强度以及红外制导武器锁定距离的计算提供了重要支撑,为舰船实现红外隐身动态控制奠定了基础。

锚固体变形破坏过程中红外温度场与应力场的分析与比较

应用红外热像技术分别对不同类型的锚固体加载变形破坏过程进行了试验研究。试验结果表明,对于中心位置布置单根锚杆的锚固体:应力峰值前,随着荷载的增加,红外温度场呈现整体均匀性升温变化;应力峰值以后,在锚杆周围形成一个由多条不同等温线组成的区域,其形状是以锚杆为中心的近似圆形区域,由内向外温度逐步降低。有锚杆一侧围岩红外温度高于无锚杆一侧,锚杆周围形成一个近似"喇叭"状的等温线图;高温等温线对应高应力区,低温等温线对应低应力区;红外温度场与应力场的空间分布存在对应关系。

泄漏蒸汽红外温度场静动态锤尾特性表征与辨识

针对复杂工业现场泄漏蒸汽智能识别需要,文中提出红外温度场表征与辨识方法。利用模拟分析对蒸汽泄漏过程进行研究,揭示其温度场发生发展规律,即扩散特性、锤尾特性、动态特性,中心向源特性为一体的静动态锤尾特性。通过对温度层划分后的蒸汽温度场进行研究,提取蒸汽温度分布细节特征,提出变尺度灰度处理方法,实现了蒸汽红外温度场的高清化表征。为提高辨识速度和精度,建立Mask R-CNN网络模型,对泄漏蒸汽的锤尾特征进行学习和动态挖掘,对单张锤尾样本的识别准确率达到90.71%,总体算法识别准确率达到了99.93%,实现了蒸汽以及泄漏特性的有效辨识。现场实测表明,该算法对连续5帧图像处理时间为0.48s,对于复杂工业现场的蒸汽泄漏辨识达到了快速准确的辨识效果。

锚固体红外温度场与应力场特性研究

为了研究锚固体力-热耦合机制,分别对不同类型的锚固体加载变形破坏过程进行试验研究。应用红外热像技术,获得红外温度场,同时对锚固体进行应力场数值分析。结果显示:中心位置布置单根锚杆的锚固体;应力峰值前,随着荷载的增加,红外温度场呈现整体均匀性升温变化;应力峰值后,在锚杆周围形成一个由多条不同等温线组成的区域,其形状是以锚杆为中心的近似圆形区域,由内向外,温度逐步降低;有锚杆一侧围岩红外温度高于无锚杆一侧,锚杆周围形成一个近似"喇叭"状的等温线图,高温等温线对应高应力区,低温等温线对应低应力区,红外温度场与应力场之间存在空间分布对应关系。

结合应变场和温度场裂隙砂岩破坏规律及灾变预警研究

为探究裂隙砂岩变形破坏过程及破坏前兆特点,融合数字图像相关技术和红外辐射技术对双轴压缩含平行双裂隙砂岩试样进行非接触式全场观测,引入标准差指标定量描述其破坏过程中表面应变场和红外辐射2个领域信息演化过程、分异程度和破坏前兆异常点,并验证了2个领域全场信息的相关性。研究结果表明:双轴加载过程中,轴向荷载为峰值荷载75.4%时预制裂隙尖端出现翼型张拉裂纹,随后与端部出现的剪切裂纹连接产生宏观滑移面,试样失稳破坏;根据应变场标准差曲线特征,可划分为初始分异、稳定分异、加速分异3个阶段,而温度场标准差曲线演化可划分为稳定分异和加速分异2个阶段;应变场标准差和温度场标准差的皮尔逊相关系数均在0.6~0.91之间,呈现显著及高度相关关系;张拉裂纹与剪切裂纹出现之前,应变场分异速率曲线显现2个明显尖端点,温度场分异速率曲线在剪切裂纹处突增,可将其异常点视作预警信号。研究成果可为裂隙岩体预警破坏提供新的思路和观点。

红外在线温度场检测系统在乙烯装置裂解炉中的应用

相比传统的温度检测方式,红外在线温度场检测系统具有温场可视化、监控区域广泛、故障率低等优点。介绍了系统的结构和技术特点,及应用中需注意的事项,重点介绍了炉管温度在线测量,表面温度可视化监控,测量数据分析优化、烧焦过程跟踪等技术特点。应用结果表明:系统在提升裂解炉的运行效率、降低能耗、确保炉膛安全、稳定运行方面取得很好的效果。

裂隙砂岩变形破裂过程中应变场及红外辐射温度场演化特征研究

采用数字图像相关方法和红外热成像技术非接触式全场观测手段,对不同裂隙倾角的砂岩试件进行单轴压缩试验,引入标准差和近似导数定量地描述应变场和红外辐射温度场的分异程度和分异速率,分析其变形破裂过程中两个领域全场信息的演化规律、变化机制以及前兆异常特征,并探索全场信息之间的相关关系。研究结果表明,裂隙砂岩应变场标准差演化过程可划分为初始分异、初加速分异、中加速分异和快加速分异4个阶段。红外辐射温度场标准差演化过程可划分为初始分异、稳定分异和加速分异3个阶段;应变场和红外辐射温度场标准差在裂隙砂岩变形破裂过程中变化趋势大致类似,两者的皮尔逊相关系数在0.50~0.91之间,呈显著或高度正相关关系;裂隙岩体破裂失稳前应变场分异速率出现2个尖峰,分别对应于张拉裂纹和剪切裂纹起裂点,可视为2个前兆点;红外辐射温度场分异速率在剪切裂纹萌生前呈持续增长,也可视为前兆点。研究成果可为裂隙岩体稳定性监测与预报提供新的手段和理论依据。

粉砂岩破裂失稳过程的红外高温区域异常前兆

临破裂岩石自身突变所引起的红外温度场异常可能主要集中于某一较小区域内。为从局部层面探寻岩石破裂失稳过程的红外异常前兆,进行了粉砂岩单轴压缩下的红外监测实验,根据直方分布特征将红外温度场划分为包括高温区域在内的三个温度区域,并以高温区域特征值变化异常为重点展开研究。结果表明:粉砂岩破坏失稳过程中存在红外高温区域异常前兆,其表征形式主要包括高温区域面积比、温均面积比(面积比/极差)等形式;面积比、温均面积比异常前兆表现为临破裂突增异常,出现频率分别可达80%和60%;另外,高温区域异常前兆普遍晚于峰值应力出现。研究结果对岩石受力灾变的红外监测及预警具有一定的工程应用价值。

裂隙岩体多元技术下单轴压缩试验破坏规律

为了探究裂隙岩体的变形破坏规律,对预制裂隙岩体试件进行了单轴压缩破坏试验,并结合数字图像相关技术(DIC)、红外辐射测温技术(IRT)和声发射技术(AE)实时无损地监测试件在破坏过程中应变场、红外辐射温度场和声发射振铃次数的变化规律。结果表示:应变场演化分布、红外辐射温度场变化和声发射累计振铃次数与试件预制裂隙延伸扩展密切相关;构造多元信息函数S_x,根据其的驻点和拐点将试件破坏阶段进行划分为四个阶段:稳定阶段(0~28s)、发展阶段(28~80s)、破坏阶段(80~96s)、峰后阶段(96~116s)。

识别断层活动和失稳的热场标志--实验室的证据

利用一套双向伺服系统对含压性和张性雁列断层的标本进行变形实验,实验中应用红外热像仪和接触式测温仪同步记录岩石变形过程中热红外辐射的亮度温度场和温度场的变化;使用数字CCD相机同步采集标本表面的数字图像,并利用数字散斑方法对采集到的图像进行分析得到位移场和应变场的演化过程。实验结果表明:1)在断层贯通前压性雁列岩桥区温度最高,而张性雁列岩桥区温度最低;数字散斑结果显示压性岩桥区平均应变最高,而张性岩桥区平均应变最低。温度场对两类雁列断层在岩桥区相反的受力状态有清晰的响应,可以为判断断层应力状态提供标志。2)雁列断层经历了从岩桥区应力积累、破坏到断层失稳错动两个变形阶段,升温机制也由应变升温变为摩擦升温;伴随升温机制的转变,在岩桥区观测到断层失稳错动前的破坏降温、温度快速起伏以及升温脉冲等现象,是观测失稳前兆的最佳部位。3)在雁列岩桥区裂纹端点附近观测到升温脉冲,表现为温度快升快降,随后即出现断层带的快速升温。升温脉冲现象可能与裂纹端部的应力奇异集中和破裂扩展引起的应力释放有关。裂纹端部的扩展是断层失稳错动的条件,随后断层带的升温正是断层失稳错动造成的。断层带开始升温发生在失稳前2～3s内,岩桥区的降温发生在失稳前约20s,升温脉冲比断层错动早10～20s,它们是断层失稳错动的短临标志。对断层关键部位的温度变化开展观测与研究对发现断层活动十分重要,变温机制转变阶段对提前觉察断层失稳前兆尤为重要。

多物理场观测机器人自动巡检技术在无人变电站中的应用

变电站的人工巡检工作存在着监测不全面、测量数据不准确等一系列的难题。文章采用了多物理场观测机器人自动巡检技术对一500 kV变电站内的电气设备进行声音场、温度场、视觉场等方面的数据监测,并对变电站内的电气设备进行故障预警和识别。研究表明使用多物理场观测机器人自动巡检技术可以有效减少重复性工作,提高工作人员的工作效率,及时发现变电站内设备的异常和故障,保障变电站内电气设备的安全稳定运行。

一种红外热像文件及其图像的处理方法

把一种特殊的红外热图文件转换成了温度文件(纯文本格式),获取了温度场温度值数据的分布,进而用阈值设定伪彩色处理的方法实现了灵活的图像分割,用图像相减的方法获得了红外辐射温度场分布的变化,同时抑制了静态噪声的影响。用这些方法处理有利于对红外热图进行量化分析,并可以推广到各种红外热像仪的输出图像或数据流通和处理。