無損檢測是在不破壞被檢對象的前提下,可以對被檢對象內部及表面的構造、物理性質和狀態(tài)進行檢測。該技術對于保障產品質量和設備安全服役等方面具有重大意義。渦流脈沖熱成像檢測技術（Eddy Current Pulsed Thermography,ECPT）是一種新興的瞬態(tài)渦流檢測技術。因其具有頻譜寬,靈敏度高,檢測速度快,檢測面積大,易于定量計算等優(yōu)點,所以該技術在金屬材料的無損檢測與評估中具有良好的應用。目前有關于脈沖渦流熱成像檢測技術的研究中,大多數(shù)都是針對于熱圖像中缺陷的識別和增強。因此,本文立足于脈沖渦流熱成像檢測技術,針對于被檢試件的表面裂紋,探究溫度分布與裂紋深度之間的關系。此外,結合計算機視覺,從數(shù)據(jù)統(tǒng)計的角度來設計裂紋缺陷邊界檢測和定位算法,進而對裂紋缺陷的寬度,長度進行檢測,為工業(yè)中缺陷量化的應用提供參考。本文的研究內容如下:1)不同深度的裂紋缺陷建模仿真和分析。通過對被檢對象進行建模,使用有限元分析法求解模型溫度的收斂值,可以深入探究影響試件表面溫度場分布的影響因素。通過組內對比分析,對裂紋缺陷的深度和亞表面缺陷的埋藏深度與熱特征分布之間的定性關系進行了研究。2)裂紋缺陷的... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

缺陷區(qū)域溫度異常示意圖

電子科技大學碩士學位論文10式中，(,)bT代表黑體的吸收率；(,)bMT代表了黑體的輻射出射度；因為在黑體中，(,)bT=1，所以，比例系數(shù)就等于黑體的對外輻射出射度。斯特藩-玻爾茲曼定律指出一個黑體表面單位面積在單位時間內輻射出的總功率（稱為物體的輻射度或能量通量密度）j*與黑體本身的熱力學溫度T（又稱絕對溫度）的四次方成正比。并且為了使黑體輻射定律能夠適用于實際物體，引入了一個輻射系數(shù)。該系數(shù)隨物體的表面狀態(tài)和材料性質發(fā)生變化，公式如2-18：=4sbJT(2-17)(,)=(,)bMTMT(2-18)式中，sb代表斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)；代表輻射系數(shù)；代表熱力學溫度。當被測試件表面存在缺陷時，就會擾亂溫度場，進而對紅外輻射造成影響。紅外熱像儀通過捕捉輻射出來的熱量，進而將其轉化為溫度信息分布在被測試件的表面，并且使用不同的顏色來劃分。最終我們就會得到一個溫度圖像序列，記錄了溫度信息在時間和空間上的瞬態(tài)變化。2.3渦流脈沖熱成像的成像模式按照感應線圈和紅外熱像儀位置分類，ECPT實驗的檢測方式可分為反射模式和穿透模式。反射模式指的是紅外熱像儀和感應線圈分布在實驗對象的同一側。穿透模式指的是紅外熱像儀和感應線圈分布在實驗對象的兩側。如圖2-3所示：圖2-3渦流脈沖熱成像成像模式圖根據(jù)國內外學者對于渦流脈沖熱成像檢測技術在鐵磁性材料中的研究，一般來說，可以將缺陷歸納為四種位置上的缺陷：1）表面缺陷。主要根據(jù)渦流場的擾動來檢測，特別是與渦流流動方向相垂直的缺陷；同時，也可以依靠橫向熱傳導來檢測缺陷，特別是平行于渦流場方向的缺陷；2）亞表面缺陷。這類缺陷靠近實驗

電子科技大學碩士學位論文18圖3-1圓柱形實驗鍛件的有限元分割示意圖第三步：總裝求解。將所有離散單元總裝成完整離散域的總矩陣方程。總裝是在相鄰有限元之間進行。聯(lián)合方程組的求解可用迭代法和直接法。求解的結果是有限元結點處狀態(tài)變量的近似值。第四步：處理驗證。經過求解之后可以得到大量的數(shù)據(jù)。之后我們可以利用軟件進行繪圖，直觀的觀察所研究對象的表面和內部的溫度以及磁場的分布，用來進行對比實驗也相當方便。此外，我們還可以進行數(shù)據(jù)導出，使用一些數(shù)據(jù)處理方法來進行進一步的驗證。根據(jù)上面的闡述可以看到。對于有限元分析來說，我們所做的就是對研究對象進行正確，合適的建模，以及材料屬性和邊界條件的設置。這一步需要不斷地進行實驗參數(shù)的調試，來得到較為理想的結果，這也是最關鍵的一步。這將直接影響到求解結果的速度和結果是否精確。3.2不同深度的表面缺陷仿真分析3.2.1含有不同深度表面缺陷的段件模型建立本小節(jié)針對被測試件表面的不同深度的缺陷來進行有限元仿真分析。所研究對象為一截圓柱形的鐵磁性鍛件，通過線圈繞鍛件一周可以有效地減少由于提離距離不均所帶來的影響。使用COMSOLMultiphysics軟件對其進行三維建模。COMSOLMultiphysics是一款仿真軟件，并且以有限元分析法為基矗COMSOLMultiphysics中定義了很多的基本物理模型以及很多日常用到的基本圖形，此外，還包含了大量的布爾運算，如并集，差集。通過這些運算，在建立模型時，我們可以根據(jù)實際的對象來靈活地調整模型的細節(jié)。軟件中集成了大量的物理場以及各

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于梯度和標準差值的模糊邊緣檢測[J]. 曹洪運,趙宇峰,高佳佳.  自動化與儀表. 2019(01)
[2]改進的LogSobel算法的圖像邊界檢測[J]. 王海強.  中國科技信息. 2018(05)
[3]脈沖渦流無損檢測技術綜述[J]. 武新軍,張卿,沈功田.  儀器儀表學報. 2016(08)
[4]差分算子和改進Otsu算法結合的灰度圖像閾值分割研究與實現(xiàn)[J]. 楊新華,呂意飛.  儀表技術與傳感器. 2015(03)
[5]暗原色先驗單幅圖像去霧改進算法[J]. 孫小明,孫俊喜,趙立榮,曹永剛.  中國圖象圖形學報. 2014(03)
[6]脈沖渦流熱成像裂紋檢測機理仿真分析[J]. 左憲章,常東,錢蘇敏,費駿骉,張韜.  激光與紅外. 2012(09)
[7]適用于醫(yī)學圖像的模糊邊緣檢測改進算法[J]. 何鵬,徐春偉,張裕.  計算機工程與應用. 2009(18)
[8]圖像的模糊邊緣檢測算法[J]. 孫根云,柳欽火,劉強,李小文.  光電工程. 2007(07)
[9]脈沖渦流無損檢測技術在裂紋定量中的應用[J]. 楊賓峰,羅飛路,曹雄恒,徐小杰.  無損檢測. 2005(06)
[10]脈沖加熱紅外無損檢測中的圖像處理[J]. 梅林,吳立德,王裕文.  紅外與毫米波學報. 2002(05)

博士論文
[1]脈沖渦流無損檢測若干關鍵技術研究[D]. 楊賓峰.國防科學技術大學 2006

碩士論文
[1]基于渦流脈沖熱成像的壓力容器殼體缺陷檢測[D]. 魯曉川.電子科技大學 2019
[2]基于渦流脈沖熱成像的表面裂紋檢測及其量化評估研究[D]. 李曉青.電子科技大學 2017



本文編號：3021257