脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法技术

本发明专利技术涉及一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，该方法采用脉冲热源对相同材料制作的参考试件进行加热，反射式时使用热像仪记录加热表面或透射式时记录加热背面温度场的变化。对原始温度数据进行归一化，处理得到f时间序列，对f序列进行积分平均S

A quantitative method based on integral averaging in pulsed infrared thermal wave technique

The invention relates to a pulse thermography in quantitative measurement method based on integral average, the method uses pulse heat source on the same material as the reference specimen for heating, heating the temperature field changes recorded using thermal imager recorded heating surface or transmissive reflective when. The raw temperature data are normalized to obtain the f time series, and the f sequence is integrated with an average S

【技术实现步骤摘要】
脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法
本专利技术涉及无损探伤检测
，特别是涉及一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法。
技术介绍
脉冲红外热波无损检测技术是二十世纪九十年代后发展起来的一种无损检测技术。此方法以热波理论为理论依据，通过主动对被检测物体施加脉冲热激励、并采用红外热像仪连续观察和记录物体表面的温场变化，并通过现代计算机技术及图像信息处理技术进行时序热波信号的探测、采集、数据处理和分析，以实现对物体内部缺陷或损伤的定量诊断。脉冲红外热波技术主要包含两种检测方式：反射式和透射式。其中，反射式方法由于检测和热激励在试件同一侧，因而应用相比透射式更为广泛。缺陷深度或者被测件厚度测量是脉冲红外热波无损检测技术定量测量的一个重要应用，一般都是通过获得温度时间曲线中的某特征时间进行计算。在反射式脉冲红外热波技术中，US5711603采用缺陷区域减掉参考区域温度曲线的微分峰值时刻作为特征时间，该专利需要首先选取一个参考区域，这在某些应用中较难实现，且引入了误差。对比度峰值方法采用缺陷区域减掉参考区域温度曲线的峰值时刻作为特征时间，但该峰值时刻受缺陷尺寸等因素影响较大,且同样需要参考区域。对数分离点方法采用温度时间对数曲线中缺陷和非缺陷区域的分离时刻作为特征时间，该方法也需要参考曲线，同时较难准确确定分离点。US6542849对温度时间曲线中选取一段相对线性区域，并拟合获得其斜率，最后根据降温理论公式拟合得到缺陷深度。X.Maldague对温度时间曲线做傅里叶变换，减掉参考曲线后的零值时刻作为特征值。透射式脉冲红外热波技术中，热激励和热像仪检测在试件异侧，因而其温度-时间曲线与反射式方法有较大差异：反射式方法中为一降温曲线，而透射式方法中为一升温曲线。在透射式脉冲红外热波技术中，目前有两种常用缺陷深度试件厚度定量测量方法。其中一种方法与反射式方法中的热对比曲线微分峰值时间法类似，它是直接对升温曲线求一阶微分，然后以其峰值时间作为特征时间。另一种方法为半极大值时间作为特征时间，该方法在某些应用中有很高的测量精度。在反射式脉冲红外热波技术中，还可能存在求双层结构中第二层介质厚度的情况，比如在蜂窝结构中求蜂窝积水量的问题。包括该应用以及上述反射式和透射式中的缺陷深度或试件厚度测量方法，其在数据处理过程中均需要进行曲线拟合，然后以某个特征值对应的时间作为特征时间。其可能出现的问题是曲线拟合参数对其拟合结果有一定影响，拟合结果可能与真实值有一定误差，尤其是还需在曲线拟合的基础上进行一阶甚至二阶微分来获得峰值时间其误差可能更大；特征时间为对应于某一个特征值的时间，仅依赖于某一点，有可能受噪声影响较大或单个点的随机性影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术对数据进行曲线拟合处理且仅依赖于某一点对应时间的不足，提供一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，在采用反射式脉冲红外热波技术对待检测试件的缺陷深度或试件厚度进行测量时，包含以下步骤：1)制作缺陷深度为已知的标准试件；使用脉冲加热设备对其进行加热，同时使用红外热像装置记录被测试件热激励正面的热图序列，并将热图序列存储在通用存储器中；2)对所获得的热波降温数据，提取各缺陷对应表面温度曲线，并根据第一帧进行归一化处理；3)得到新的时间序列f(t)；4)对序列f(t)求积分，然后处理获得积分平均序列SA；5)分析所获得的平均序列SA，选择合适的SA0值；6)提取序列SA中大于等于SA0的第一个时刻作为特征时间t0；7)线性拟合得到缺陷深度平方与特征时间t0线性关系式，提取斜率a和截距b；8)对待检测试件，重复步骤1)至步骤5)，选取相同SA0值，得到其对应特征时间t1；9)根据步骤7)所得到的斜率a和截距b，由线性关系式和t1计算得到目标值。进一步的，根据权利要求1所述的脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，其特征在于，所述时间序列f(t)的表达式为：其中：T(t)表示t时刻试件热激励正面的温度；k1为时间指数，k1≥0；平均序列SA公式为：其中：S表示曲线f在时间段(0，t)内所覆盖的面积；k2＝1/2。一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，其特征在于，在采用透射式脉冲红外热波技术对待检测试件厚度进行测量时，包含以下步骤：1)制作缺陷深度为已知的标准试件；使用脉冲加热设备对其进行加热，同时使用红外热像装置记录被测试件热激励背面的热图序列，并将热图序列存储在通用存储器中；2)对所获得的热波降温数据，提取各缺陷对应表面温度曲线，并以最大温度值进行归一化；3)得到新的时间序列f(t)；4)对序列f(t)求积分，然后处理获得积分平均序列SA；5)分析所获得的平均序列SA，选择合适的SA0值；6)提取序列SA中大于等于SA0的第一个时刻作为特征时间t0；7)线性拟合得到缺陷深度平方与特征时间t0线性关系式，提取斜率a和截距b；8)对待检测试件，重复步骤1)至步骤5)，选取相同SA0值，得到其对应特征时间t1；9)根据步骤7)所得到的斜率a和截距b，由线性关系式和t1计算得到目标值。进一步的，根据权利要求3所述的脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，其特征在于：所述时间序列f(t)的表达式为：其中：T(t)表示t时刻试件热激励背面温度；k1为时间指数，k1≥0；平均序列SA公式为：其中：S表示曲线f在时间段(0，t)内所覆盖的面积；k2＝1。一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，在采用反射式脉冲红外热波技术对待测双层结构中第二次介质厚度进行测量时，包含以下步骤：1)制作缺陷深度为已知的标准试件；使用脉冲加热设备对其进行加热，同时使用红外热像装置记录被测试件热激励正面的热图序列，并将热图序列存储在通用存储器中；2)对所获得的热波降温数据，提取各缺陷对应表面温度曲线，并以第一帧进行归一化；2.1)以第二层介质较厚区域近似为第二层介质无限厚，并归一化后作为参考曲线；2.2)各缺陷对应表面曲线减去参考曲线，得到热对比曲线。3)得到新的时间序列f(t)；4)对序列f(t)求积分，然后处理获得积分平均序列SA；5)分析所获得的平均序列SA，选择合适的SA0值；6)提取序列SA中大于等于SA0的第一个时刻作为特征时间t0；7)线性拟合得到缺陷深度平方与特征时间t0线性关系式，提取斜率a和截距b；8)对待检测试件，重复步骤1)至步骤5)，选取相同SA0值，得到其对应特征时间t1；9)根据步骤7)所得到的斜率a和截距b，由线性关系式和t1计算得到目标值。进一步的，根据权利要求5所述的脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，所述时间序列f(t)的表达式为：其中：T(t)表示t时刻试件热激励正面温度；k1为时间指数，k1≥0；平均序列SA公式为：其中：S表示曲线f在时间段(0，t)内所覆盖的面积；k2＝1/2。本专利技术的有益效果在于：1.不需要对原始数据进行曲线拟合，因而，不像其他方法那样受曲线拟合参数的影响，同时，其他方法进行曲线拟合的目的是为了得到比如类似峰值时间，峰值时间通常受曲线拟合参数的选择影响较大；2.其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，其特征在于，在采用反射式脉冲红外热波技术对待检测试件的缺陷深度或试件厚度进行测量时，包含以下步骤：1)制作缺陷深度为已知的标准试件；使用脉冲加热设备对其进行加热，同时使用红外热像装置记录被测试件热激励正面的热图序列，并将热图序列存储在通用存储器中；2)对所获得的热波降温数据，提取各缺陷对应表面温度曲线，并根据第一帧进行归一化处理；3)得到新的时间序列f(t)；4)对序列f(t)求积分，然后处理获得积分平均序列S

【技术特征摘要】
1.一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，其特征在于，在采用反射式脉冲红外热波技术对待检测试件的缺陷深度或试件厚度进行测量时，包含以下步骤：1)制作缺陷深度为已知的标准试件；使用脉冲加热设备对其进行加热，同时使用红外热像装置记录被测试件热激励正面的热图序列，并将热图序列存储在通用存储器中；2)对所获得的热波降温数据，提取各缺陷对应表面温度曲线，并根据第一帧进行归一化处理；3)得到新的时间序列f(t)；4)对序列f(t)求积分，然后处理获得积分平均序列SA；5)分析所获得的平均序列SA，选择合适的SA0值；6)提取序列SA中大于等于SA0的第一个时刻作为特征时间t0；7)线性拟合得到缺陷深度平方与特征时间t0线性关系式，提取斜率a和截距b；8)对待检测试件，重复步骤1)至步骤5)，选取相同SA0值，得到其对应特征时间t1；9)根据步骤7)所得到的斜率a和截距b，由线性关系式和t1计算得到目标值。2.根据权利要求1所述的脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，其特征在于，所述时间序列f(t)的表达式为：其中：T(t)表示t时刻试件热激励正面的温度；k1为时间指数，k1≥0；平均序列SA公式为：其中：S表示曲线f在时间段(0，t)内所覆盖的面积；k2＝1/2。3.一种脉冲红外热波技术中基于积分平均的定量测量方法，其特征在于，在采用透射式脉冲红外热波技术对待检测试件厚度进行测量时，包含以下步骤：1)制作缺陷深度为已知的标准试件；使用脉冲加热设备对其进行加热，同时使用红外热像装置记录被测试件热激励背面的热图序列，并将热图序列存储在通用存储器中；2)对所获得的热波降温数据，提取各缺陷对应表面温度曲线，并以最大温度值进行归一化；3)得到新的时间序列f(t)；4)对序列f(t)求积分，然后处理获得积分平均序列SA；5)分析所获得的平均序列SA，选择合适的SA0值；6)提取序列SA中大于等于SA0的第一个时刻作为特征时间t0；7)线性拟合得到缺陷深度平方与特征时间t0线性关系式，提取斜率a和截距b；8)对待检...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾智，
申请(专利权)人：重庆师范大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50