[发明专利]用于蜂窝夹层结构的红外锁相热成像缺陷识别方法

权利要求书

1.一种用于蜂窝夹层结构的红外锁相热成像缺陷识别方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、采用红外锁相热成像检测方法，基于傅立叶一维热传导模型分析，构建蜂窝夹层结构缺陷试件温度变化与分布的解析模型；

S2、采用数字锁相方法提取温度信号中稳态或准稳态过程的幅值与相位信息，利用缺陷对所述相位信息的影响获得缺陷特征，其具体包括以下子步骤：

S21、蜂窝夹层结构材料或构件中存在缺陷时，材料—缺陷结构或复合材料视为多层结构，在多层结构中，每一层的温度变化均满足：

其中：T_i表示第i夹层介质的温度；ρ_i表示第i夹层介质的密度；c_i表示第i夹层介质的比热；k_i表示第i夹层介质的导热系数；Z表示热量传导方向的坐标；t表示时间；

加热表面边界条件为：

两层介质之间热传导边界条件为：

其中：R_i,i+1表示两层介质之间的接触热阻；P表示外激励加载的功率，单位为W；h_fp表示平板前面的换热系数；f_e表示调制激励加载频率；T_fp表示平板加热表面温度；T_am表示环境温度；

下表面边界条件：

其中T_rp表示平板后表面温度；h_rp表示平板后表面的换热系数；

S22、在稳态条件下，获得每一层介质温度分布表达式；

T_i(Z,t)＝T_di(Z)+T_ai(Z)·exp(j2πf_et) (6)

其中：T_di(Z)表示常量热流在第i层介质产生的温度；T_ai(Z)exp(j2πf_et)表示调制热流在第i层介质产生的温度；

S23、将式(6)代入式(1)～式(5)得：

其中：A_i、B_i为常数，其值由边界条件确定；α_i表示第i层介质的热扩散系数，单位为m²/s；

S24、Z＝0时，在加热表面上调制热流产生的温度为：

T_a1(0)＝A₁+B₁ (13)

则由式(14)获得：

Am＝Abs(T_a1(0))＝Abs(A₁+B₁) (15)

其中，Am表示温度信号的幅值增益因子；表示表面温度的相位；通过式(15)和式(16)获得试件表面温度信号的幅值与相位，并获得有缺陷处与无缺陷处的差异，通过幅值和相位信息提取能够有效抑制噪声，获得缺陷信息；

S3、构建热传导过程的有限差分模型，推导考虑辐射和对流作用的试件加热表面温度；

S4、建立热传导过程的热与电等效模型，确认缺陷的存在，其具体包括以下子步骤：

S41、建立锁相法热波检测的热传导热与电等效模型；

S42、建立热传导过程的热与电等效模型；

周期性热流在存在缺陷的材料内部进行传递时，由于缺陷的存在，试件表面将产生反射热波，反射热波的幅值和相位由式(59)～式(60)确定：

其中：A_r是反射热波的幅值，Phase_r表示反射热波的相位。