[发明专利]一种铅钢多层材料脱粘缺陷周期脉冲热成像检测方法

说明书

本发明公开了一种铅钢多层材料脱粘缺陷周期脉冲热成像检测方法，通过周期脉冲对被测试件进行激励，获取被测试件含有缺陷信息的表面温度随时间变化的热图像序列，再对热图像序列进行傅里叶展开，变成多个正弦信号的叠加，根据热波原理可以得到每个相应正弦信号的热响应，从而获得周期脉冲的热响应，这样便能够达到增加能量的同时控制最高温升，提高了检测深度，增加了信号分辨率，提高了深层缺陷与浅层微缺陷的可检测率。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种铅钢多层材料脱粘缺陷周期脉冲热成像检测方法。

背景技术

无损检测技术是保障重大工程装备制造质量和运行安全的关键技术。铅钢多层粘接材料由于其特殊的结构和性能在核工业领域得到了广泛的引用。由于受生产工艺和环境因素的影响，铅钢多层材料容易出现粘接不良、气孔、局部脱粘等缺陷，破坏了结构完整性的同时，也潜伏了巨大的安全隐患。多层材料由于其复杂的结构、通常具有的厚度、材料属性的多样性以及实际检测环境的限制，对大多数无损检测技术提出了挑战。通过对多种无损检测技术的比较与分析，发现热成像无损检测方法在多层材料脱粘缺陷的检测上有应用潜力，具有无接触、快速、大面积检测等优点。但是，传统的单脉冲热成像检测技术在铅钢多层材料上检测深度小且横向热扩散的影响较大，难以采集到二层及以下的脱粘缺陷信息。为了增加深层缺陷的可检测性，增大脉冲激发的能量，会因为瞬时高温造成铅钢多层材料损伤。

因此，需要改进脉冲激励模式，对脉冲进行调制，从而是试件获得更多的能量的同时不会因为瞬时高温而损坏。现有的调制模式有锁相调制，但是锁相调制系统复杂，硬件成本高，为了达到稳态条件，检测时间较长。并且同一部位需要深度不同的重复测试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铅钢多层材料脱粘缺陷周期脉冲热成像检测方法，通过周期脉冲对多种材料实现深层脱粘缺陷和浅层微型脱粘缺陷的检测。

为实现上述发明目的，本发明一种铅钢多层材料脱粘缺陷周期脉冲热成像检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、获取周期脉冲

(1.1)、计算周期脉冲的最大调制频率ω：

其中，α是被测试件的热扩散系数，μ是需要检测的缺陷的最大深度；

(1.2)、计算周期脉冲的最小周期T：

(1.3)、利用激励源产生出周期不小于T的周期脉冲；

(2)、利用周期脉冲对被测试件进行激励，获取被测试件含有缺陷信息的表面温度随时间变化的热图像序列；

(2.1)、利用周期脉冲对被测试件进行激励，使被测试件表面产生出周期性变化的温度序列；

(2.2)、利用FLIR红外热像仪采集被测试件表面产生的温度序列，得到热图像序列，再将热图像序列导入计算机；

(3)、利用计算机对热图像序列进行处理，得到被测试件缺陷的识别结果；

(3.1)、将热图像序列的第一帧图像去掉，得到去噪后的热图像序列；

(3.2)、对去噪后的热图像序列中每一帧热图像的离散温度序列进行离散傅里叶变换，得到频谱图F(f)；

其中，Δt是采样间隔时间，n是去噪后的热图像序列的第n帧热图像，N表示去噪后的热图像序列总帧数，f表示采样频率，T表示周期脉冲的最小周期，T[nΔt]表示第n帧热图像的离散温度序列，R(f)和I(f)分别表示F(f)的实部和虚部；

(3.3)、根据频谱图F(f)计算相位谱图和幅值谱图A(f)；