基于渦流脈沖熱成像的表面裂紋檢測及其量化評估研究.pdf

1、無損檢測技術(shù)（Nondestructive Testing, NDT）在保障產(chǎn)品制造質(zhì)量和重大工程設(shè)備安全服役等方面具有重大意義。裂紋會導(dǎo)致材料或構(gòu)件的脆性斷裂，引發(fā)災(zāi)難性事故，造成人員和經(jīng)濟(jì)巨大損失，因此對裂紋的檢測至關(guān)重要。由于各構(gòu)件或設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，微小自然裂紋不易察覺且實(shí)際檢測環(huán)境的復(fù)雜性，使無損檢測技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)。渦流脈沖熱成像技術(shù)(Eddy Current Pulsed Thermography, ECPT）因其單次檢測面積

2、大、快速及非接觸式檢測等優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)體材料的缺陷檢測。在渦流脈沖熱成像的相關(guān)研究中，雖取得了一定成果，但針對缺陷的量化評估和檢測誤差分析研究不深入，這阻礙了渦流熱成像無損檢測技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用。因此，本論文通過渦流脈沖熱成像技術(shù)，針對表面裂紋，深入討論其溫度分布特性，分析比較不同的熱特征提取方法，并對檢測結(jié)果進(jìn)行定量評估，得出客觀判斷依據(jù)，旨在為熱成像的裂紋量化檢測提供指導(dǎo)性理論依據(jù)。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：1）基

3、于渦流脈沖熱成像技術(shù)，通過仿真與實(shí)驗(yàn)手段，討論不同尺寸表面裂紋熱分布呈現(xiàn)的尖端和底部特征信息，對其溫度分布特性進(jìn)行深入分析，并為不同熱特征提取方法的缺陷檢測性能提供評估依據(jù)。2）綜合評估多類常用熱特征提取方法（脈沖相位法、數(shù)據(jù)歸一化、溫度信號重構(gòu)、主成分分析和獨(dú)立成分分析），利用量化準(zhǔn)確率評估指標(biāo)F-Score客觀地分析和比較不同熱特征提取方法對缺陷的檢測性能。研究結(jié)果表明，獨(dú)立成分分析對裂紋檢測效果較好，可有效抑制激勵(lì)不均勻、噪聲等帶

4、來的干擾，并可增強(qiáng)缺陷信息，獲得較好缺陷辨識結(jié)果，為熱圖特征提取方法的選擇提供了客觀選擇依據(jù)。3）提出了基于直方圖的迭代閾值圖像分割方法，以實(shí)現(xiàn)渦流脈沖熱圖的裂紋分割，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可靠性和準(zhǔn)確度。再者，結(jié)合熱特征提取方法評估結(jié)果，提出了一套從熱圖預(yù)處理、后處理到定量評估的方案，以實(shí)現(xiàn)缺陷的定量檢測和評估，為表面裂紋的無損檢測以及壽命評估提供了一種新的思想。與此同時(shí)，本文提出了一種基于熱圖一階統(tǒng)計(jì)特性和遺傳算法的圖像分割