本文關(guān)鍵詞：基于熱成像的薄型材料熱擴(kuò)散率快速無(wú)損檢測(cè)

  更多相關(guān)文章： 熱擴(kuò)散率 紅外熱成像 無(wú)損檢測(cè)

【摘要】：熱擴(kuò)散率是表征材料內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的重要熱物性參數(shù),對(duì)其準(zhǔn)確測(cè)量,對(duì)于了解材料導(dǎo)熱性能有重要意義。閃光法、周期熱流法等傳統(tǒng)測(cè)量方法原理一般是通過(guò)構(gòu)建特定的導(dǎo)熱模型,包括導(dǎo)熱微分方程、邊界條件和初始條件,求取微分方程解析解以確定材料熱擴(kuò)散率值。為使測(cè)量準(zhǔn)確,往往需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)條件包括熱激勵(lì)、邊界等以及對(duì)材料外形尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制,使導(dǎo)熱模型貼近理論分析。針對(duì)傳統(tǒng)熱擴(kuò)散率測(cè)量方法對(duì)熱激勵(lì)、邊界和試樣尺寸有嚴(yán)格要求等局限。本文提出設(shè)想:對(duì)導(dǎo)熱微分方程中的微分項(xiàng)進(jìn)行估測(cè),將求取微分方程解析解轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程求解以確定熱擴(kuò)散率值,并從以下三個(gè)方面對(duì)設(shè)想進(jìn)行驗(yàn)證性研究。首先,從導(dǎo)熱模型理論研究入手提出基于二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型的測(cè)量原理:采用熱成像技術(shù)觀測(cè)受激光激勵(lì)引起的材料表面溫度場(chǎng)變化,將溫升數(shù)據(jù)通過(guò)曲線(xiàn)擬合對(duì)導(dǎo)熱微分方程中的微分項(xiàng)進(jìn)行估測(cè),將求取微分方程解析解轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程求解。其次,設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)COMSOL仿真軟件對(duì)測(cè)量方法基本原理的正確性,以及理論模型的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)對(duì)H62黃銅和304不銹鋼材料的實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn),考察測(cè)量方法實(shí)際測(cè)量效果。最后,關(guān)于薄型材料厚度適用范圍問(wèn)題,對(duì)測(cè)量方法作補(bǔ)充研究,提出測(cè)量方法可適用的特征條件。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分析在不同模型厚度條件下,傳熱距離和激勵(lì)時(shí)間對(duì)特征條件的影響以及信噪比問(wèn)題。并對(duì)SUS321不銹鋼材料進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn),從而對(duì)被測(cè)材料厚度的適用范圍有定量的認(rèn)識(shí)。本文提出設(shè)想,并通過(guò)理論建模、仿真驗(yàn)證和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究分析,形成一種基于熱成像的薄型材料熱擴(kuò)散率測(cè)量新方法,并實(shí)現(xiàn)快速無(wú)損檢測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：熱擴(kuò)散率 紅外熱成像 無(wú)損檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB302.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-20
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 穩(wěn)態(tài)法14-15
• 1.2.2 非穩(wěn)態(tài)法15-17
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)17-19
• 1.3.1 論文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.3.2 論文組織及結(jié)構(gòu)18-19
• 1.4 論文創(chuàng)新點(diǎn)19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 2 基于熱成像薄型材料熱擴(kuò)散率測(cè)量理論研究20-25
• 2.1 熱能傳遞基本方式20-22
• 2.2 熱擴(kuò)散率物理意義22-23
• 2.3 熱擴(kuò)散率測(cè)量方法基本原理23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 熱擴(kuò)散率測(cè)量方法仿真分析與模型驗(yàn)證25-32
• 3.1 基于COMSOL Multiphysics的有限元仿真25-26
• 3.2 熱擴(kuò)散率測(cè)量原理的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證26-30
• 3.2.1 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方式26
• 3.2.2 仿真模型的建立26-30
• 3.3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 4 薄型材料熱擴(kuò)散率測(cè)量實(shí)驗(yàn)32-44
• 4.1 熱擴(kuò)散率測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建32-35
• 4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取與處理35-38
• 4.3 熱像儀噪聲與降噪處理38-42
• 4.3.1 熱像儀噪聲38-39
• 4.3.2 溫升數(shù)據(jù)降噪處理39-42
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析42-43
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性分析42
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性分析42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 5 材料厚度適用范圍定量研究44-58
• 5.1 基于三維導(dǎo)熱模型測(cè)量原理44-45
• 5.2 特征條件影響因素的仿真實(shí)驗(yàn)分析45-52
• 5.2.1 激勵(lì)時(shí)間對(duì)特征條件的影響46-47
• 5.2.2 傳熱距離對(duì)特征條件的影響47-48
• 5.2.3 模型厚度對(duì)特征條件的影響48-49
• 5.2.4 邊界距離對(duì)特征條件的影響49-50
• 5.2.5 熱激勵(lì)對(duì)特征條件的影響50-51
• 5.2.6 材料熱參數(shù)對(duì)特征條件的影響51-52
• 5.3 不同厚度材料熱擴(kuò)散率仿真實(shí)驗(yàn)52-55
• 5.4 傳熱模型信噪比問(wèn)題分析55-56
• 5.5 不同厚度材料熱擴(kuò)散率實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)56-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 6 結(jié)論與展望58-60
• 6.1 結(jié)論58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 作者簡(jiǎn)歷63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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6 于帆;張欣欣;何小瓦;;非穩(wěn)態(tài)平面熱源法同時(shí)測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率[J];宇航計(jì)測(cè)技術(shù);2006年06期

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本文編號(hào)：948993