[发明专利]适用于TBC脱粘缺陷快速检测线激光扫描热波成像方法

说明书

技术领域

本申请涉及实验力学中无损检测及图像处理技术领域，具体地说，涉及一种适用于TBC脱粘缺陷快速检测线激光扫描热波成像方法。

背景技术

涡轮叶片通常采用定向凝固合金和单晶合金材料，服役温度只能达到1000℃，不能满足现代发动机的工作温度需要。针对这种情况，人们发展了TBC以保护金属基底，涂覆TBC的发动机涡轮叶片能在1600℃的高温下运行，提高发动机60％以上的热效率，有效地增加推重比。涂覆TBC的涡轮叶片是一种典型的多层结构系统，通常由基底、中间过渡层以及陶瓷层组成，各层有明显不同的物理、热、机械性能，复杂的结构和苛刻工作环境使得TBC在使用过程中脱落导致失效问题，因此要求我们对脱粘的TBC进行无损检测。

TBC的一些固有特性如多孔性、较薄的厚度使得一些传统的无损检测方法如涡流检测、阻抗检测在TBC的检测上存在技术、检测效率的局限性。如何对TBC系统中的缺陷进行无损检测成为TBC应用中亟待解决的问题。

中国专利申请号201510147560.4(公开号CN104713906A，公开日为2015年6月17日)的发明创造名称为：一种微波锁相热成像系统及方法，该申请公开了一种微波锁相热成像系统，该系统采用锁相信号调制后的连续波对被检对象进行周期性加热，采用热像仪记录被检对象表面周期性变化的温度信号，该温度信号可以反映缺陷造成的热波异常。同样，在中国专利申请号201510124036.5(公开号CN104698035A，公开日为2015年6月10)的发明创造名称为：一种微波阶跃热成像检测和层析成像方法及系统中，采用相关无损检测方法进行测试，得到了未知缺陷的定量深度测量。

关于热障涂层的无损检测中，中国专利号2012010436106.7(公开号CN1029549668A，公开日为2013年3月6日)的发明创造名称为：热障涂层部件电磁涡流热成像无损检测系统及检测方法，该申请公开了一种电磁涡流热成像无损检测系统及检测方法，采用涡流进行试件加热，通过红外热像仪进行采集图像，可以得到脱粘位置、缺陷数量和损伤成度。

更近一步，关于热障涂层的红外热成像无损检测系统，中国专利申请号201420723314.7(公开号CN204203143U，公开日为2015年3月11日)的发明创造名称为：新型热障涂层结构的光红外热波检测装置，该申请公开了一种新型热障涂层结构的光红外热波检测装置，采用高能闪光脉冲加热灯作为热激励，红外热像仪进行采集图像，但没有提出检测缺陷的灵敏度和分辨力的问题，也并没有提到对采集图像后处理的方法。

发明内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种适用于TBC脱粘缺陷快速检测线激光扫描热波成像方法，不仅能对检测出TBC的脱粘缺陷，而且具有较高的精度，检测时不会对TBC造成破坏，操作简便且具有较高效率，还能对系统采集的图片进行后处理。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

一种适用于TBC脱粘缺陷快速检测线激光扫描热波成像方法，其特征在于，包括：

优化设计快速移动的线激光作为线状热源，使用所述线状热源在TBC试件表面进行扫描激励，在粗扫检测阶段对试件表面进行大范围线状快速扫描，采集获得粗扫检测阶段的热红外图像，并进行热红外图像分析；对于发现疑似缺陷的微区域进行细扫描，获得细扫检测阶段的热红外图像；

对于所述粗扫检测阶段的热红外图像：

进行热红外图像后处理，得到全场范围的缺陷响应温度场图像和全场范围的去除噪音热响应后的缺陷响应温度场图像；采用自适应变权重滤窗方法，得到全场范围去除包括边缘噪音在内所有噪音影响的缺陷响应温度场图像；

对于所述细扫检测阶段的热红外图像：

按照瞬态微面热源脉冲激励的处理方法，对采集到的某时间序列内的温度图像进行傅里叶变换，得到微区域内给定频率下的仅含缺陷响应的振幅场和相位场。

优选地，其中，

所述得到全场范围的缺陷响应温度场图像，进一步为：

构造沿线激光方向整体平均的全场定向载波温度场，从原始热红外图像中减去全场定向载波温度场，得到噪音减弱且仅含有缺陷响应的温度场图像，对所有时刻的仅含有缺陷响应温度场图像叠加，得到所述全场范围的缺陷响应温度场图像。

优选地，其中，

得到全场范围的去除噪音热响应后的缺陷响应温度场图像，进一步为：