基于形态学和OTSU算法的红外图像降噪及分割

在涡流热像技术中,图像处理是进行缺陷特征提取和识别的关键基础,而增强的图像有助于提高涡流热像技术的检测效果。利用多种常用的红外图像处理方法进行增强处理,旨在解决红外图像信噪比不高、缺陷对比度低等问题。首先分析了噪声来源,通过算术运算对涡流红外图像进行预处理,然后采用基于形态学权重的自适应算法进行形态学降噪,最后利用二维最大类间方差法(OTSU)对图像进行分割。定性和定量分析结果均验证了该方法的有效性和适用性,研究成果为红外图像的特征提取和缺陷识别奠定了方法基础。

热障涂层无损检测技术进展

热障涂层(TBC)是航空航天发动机涡轮叶片的主要防护材料,对其进行表面裂纹缺陷和界面脱粘缺陷的无损检测具有重大意义。对热障涂层的传统检测方法(如渗透检测、涡流检测、超声或超声显微检测等),以及新型红外热成像方法在内的无损检测方法进行了介绍和归纳,重点介绍了光激励、涡流激励和超声激励3种主动式红外热成像无损检测技术。其中,对激光扫描热成像法进行了详细介绍,该方法具有非接触、操作简单、灵敏度高、全场范围内检测快速的优点,能够实现宽度为10μm以上的裂纹和直径为1mm以上脱粘缺陷的无损检测;透射式涡流热成像具有识别小于1mm脱粘缺陷的能力。

脉冲涡流红外热像无损检测实验的设计

结合"安全监测与监控"课程教学改革的需要,针对脉冲涡流红外热像无损检测技术,设计并实现了一套用于结构无损检测的实验系统和相应实验方法。实验方案充分考虑检测对象、缺陷类型、热激励方式等多个因素的影响,并为学生在实验过程中自主培养最优检测参数合理设置能力提供良好的实践条件。教学实践表明,本实验在帮助学生理解结构缺陷的脉冲涡流红外热像检测原理和掌握相关关键检测技术等方面提供良好的实验条件。与此同时,本实验系统的设计与实现过程对于如何在检测类课程教学内容中融合最新研究成果具有良好的参考价值,从而能够为此类课程的实践教学改革提出新的思路。

基于涡流热激励的粘钢加固混凝土结构粘结层缺陷热像识别试验研究

目前,有关粘钢加固混凝土结构的粘结层缺陷识别研究还不充分,识别小尺寸和复杂缺陷更是困难。该文首先讨论影响粘钢加固的粘结层缺陷识别主要因素;然后分析利用电磁涡流激励方法及涡流趋肤效应快速提升钢板表层温度的可行性;最后进行粘钢法加固构件的粘结层缺陷试验,通过设计专门电磁感应涡流装置实现钢板表层温度短时自室温升至大约373 K(100℃),粘钢加固构件复合层因内外温差而实现内部热传导,同时利用热像仪单面法采集钢板表面温度随时间变化的连续热像。最终,通过时间序列热像减法运算减小热激励不均匀及层内热传导影响,识别出直径10~20 mm的粘结层缺陷。该方法可初步用于粘钢加固钢筋混凝土结构的粘结层施工质量或服役结构的粘结层工作状态评价。

涡流热成像动态检测模式的缺陷信号重构方法研究

在涡流热成像检测中,缺陷信号重构可以有效评定结构的安全性和可靠性,及时预防生产中安全事故的发生,目前大多数信号重构方法都不适用于动态模式的涡流热成像检测。为了对动态模式涡流热成像检测的信号进行重构,提出了1种基于区域扫描的方法,选定区域大小及划分准则,在每帧图像相同位置划分区域,对各个区域内的温度数据进行相应的运算处理并提取结果,以此作为每个区域的重构温度,进而重构出包含所有缺陷温度信息的热像图。结果表明:该方法可以对动态模式下的涡流热成像温度信号进行重构,并能在一定程度上消除噪声,有利于后续的图像处理。

基于动态扫描涡流热成像技术的碳钢结构损伤检测

针对工业系统中碳钢结构损伤检测的实际需求,该文采用动态扫描涡流热成像(DSECT)技术对人工制备缺陷碳钢试件进行检测,提出了针对DSECT的热图序列重建算法,并利用最小相频特征实现了缺陷深度的定量检测。该文推导建立了DSECT热波传播模型,并在对数坐标下实现了热波信号的拟合,消除了热波信号的噪声;提出了基于热波信号重构的热图序列重建算法,在视场中剔除了线圈,实现了视场中被检试件的均匀加热;对人工制备的缺陷试件进行检测研究,验证了重建算法的有效性;通过快速傅里叶变换提取了最小相频特征,利用缺陷深度与最小相频平方根倒数的线性关系,实现了对缺陷深度的定量估计。研究表明,DSCET解决了传统涡流热成像方法的不足,该文提出的重建算法改善了成像视场,便于对碳钢缺陷进行定量检测。

面扫描模式下的涡流热成像缺陷重构方法研究

为有效检测海上平台结构损伤,评定结构的安全性和可靠性,提出一种基于面扫描动态检测模式下的涡流热成像缺陷重构方法。研究了涡流热成像的加热过程,并将加热过程进行分阶段分析;采用面扫描方法提高信息采集的完整性及扫描速率,生成检测区域的热图像序列,并定位目标区域(缺陷位置);提取特定加热阶段的温度进行分析,对缺陷的轮廓范围及深度尺寸分别进行研究,将两者相结合,最终利用神经网络对缺陷进行重构,再将结果与缺陷的真实尺寸进行对比,可以反映出该重构方法的实际效果。试验结果表明,基于面扫描动态检测模式下的涡流热成像缺陷重构方法对缺陷长度及深度的重构效果较好,对缺陷宽度检测效果不佳,主要原因是缺陷宽度尺寸较小,试件表面热传导效应对检测结果影响较大。研究结果可为海上平台结构损伤检测方法的研究提供一定的指导。