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（Nondestructive Testing, NDT）在保障產品制造質量和重大工程設備安全服役等方面具有重大意義。裂紋會導致材料或構件的脆性斷裂，引發(fā)災難性事故，造成人員和經濟巨大損失，因此對裂紋的檢測至關重要。由于各構件或設備結構復雜，微小自然裂紋不易察覺且實際檢測環(huán)境的復雜性，使無損檢測技術面臨諸多挑戰(zhàn)。渦流脈沖熱成像技術(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，已被廣泛應用于導體材料的缺陷檢測。在渦流脈沖熱成像的相關研究中，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在工業(yè)中的應用。因此，本論文通過渦流脈沖熱成像技術，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，并對檢測結果進行定量評估，得出客觀判斷依據，旨在為熱成像的裂紋量化檢測提供指導性理論依據。
　　本文的主要研究內容如下：1）基

3、于渦流脈沖熱成像技術，通過仿真與實驗手段，討論不同尺寸表面裂紋熱分布呈現的尖端和底部特征信息，對其溫度分布特性進行深入分析，并為不同熱特征提取方法的缺陷檢測性能提供評估依據。2）綜合評估多類常用熱特征提取方法（脈沖相位法、數據歸一化、溫度信號重構、主成分分析和獨立成分分析），利用量化準確率評估指標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。研究結果表明，獨立成分分析對裂紋檢測效果較好，可有效抑制激勵不均勻、噪聲等帶

4、來的干擾，并可增強缺陷信息，獲得較好缺陷辨識結果，為熱圖特征提取方法的選擇提供了客觀選擇依據。3）提出了基于直方圖的迭代閾值圖像分割方法，以實現渦流脈沖熱圖的裂紋分割，并通過仿真和實驗驗證了該方法的可靠性和準確度。再者，結合熱特征提取方法評估結果，提出了一套從熱圖預處理、后處理到定量評估的方案，以實現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，本文提出了一種基于熱圖一階統(tǒng)計特性和遺傳算法的圖像分割