【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光热特征信号提取与分析，尤其涉及一种隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法。
技术介绍
1、隐身涂层用于飞机、坦克、军舰、航天器等航空航天陆军装甲装备外表，是实现反雷达探测及防止电磁波泄露与干扰的一种关键材料。据统计，空战中飞机损伤80～90％的原因是由于飞机被探测到。隐身涂层通过增加敌人跟踪以及制导难度，降低敌人获取信息的准确性与完整性，提高自身安全性。目前，隐身涂层根据其功能可以被分为：雷达隐身、红外隐身、可见光隐身、激光隐身、声呐隐身及多功能隐身等涂层类型。但隐身涂层由于特殊的功能限制，一般要求厚度不能太厚，这就给涂层的喷涂以及使用过程的维护提出了严重挑战。涂层喷涂均匀性以及使用过程中多种因素(冲击、振动及高低温交变)造成的涂层剥落或与基体鼓包缺陷等，进而为涂层的隐身功能带来严峻挑战。
2、目前传统的涂层材料缺陷/损伤检测方法包括目视、渗透、涡流、超声、阻抗等方法，目视方法只能观测到涂层表面或者较为明显的鼓包现象；渗透方法存在较为严重的污染，检测完毕后不易清洁，且对于内部缺陷检测不灵敏。涡流检测利用交表磁场在不同性质材料产生的差异性振幅与相位涡流进行缺陷判定，但该技术对于非铁磁性、聚合物存在无法检测的弊端。超声检测需要耦合剂进行接触式检测，同时存在检测效率较低的问题。以上几种传统的涂层检测技术都存在各自的检测局限性，无法实现涂层快速、有效的涂层缺陷检测，同时对于涂层内部状况表征不精确，因此，迫切需要找到一种非接触、高精度的检测方法，以实现针对涂层材料的较高分辨率的层析成像。红外光热成像检测
3、在已有研究中，济宁市质量计量检验检测研究院车璐璐等(专利号：cn202310594608.0)专利技术了一种应用超声图像的涂层缺陷检测方法，该方法采集涂层的内部图像，对内部图像进行反相处理得到对应的反相灰度图像；构建行累加序列曲线和列累加序列曲线；根据行累加序列曲线和列累加序列曲线中获取反相灰度图像中的缺陷区域；获取内部图像集，构建目标内部图像中的缺陷中间行的灰度分布曲线,以计算缺陷中间行的波峰距离离散值和对称值；计算目标内部图像的断层超声衰减离散性参数和平均灰度变化速率得到缺陷类型指数，根据缺陷类型指数确认涂层的缺陷类型。该专利技术虽然一定范围内提高了对涂层下的缺陷识别的效率，但由于超声检测技术本身需要耦合接触，因此效率仍较低。
4、首都师范大学张振伟等(专利号：cn202211219712.3)提出基于太赫兹技术的涂层紧贴型无黏结缺陷检测方法及系统，基于主成分分析法对预处理后的回波信号进行降维,获取待检测物的特征参数；根据待检测物的特征参数，使用支持向量机模型对待检测物进行分类,将待检测物的类别划分为紧贴型无黏结区和黏好区。该专利技术实现了精确地区分紧贴型无黏结区和黏好区,对待检测物进行无损检测，且抗干扰能力强。该专利技术提出将太赫兹技术应用于涂层检测，太赫兹技术可实现较大深度缺陷检测，但是检测深度分辨率较低。
5、福建龙溪轴承(集团)股份有限公司黄异等(专利号：cn202210853898.1)提出基于光学相干层析的自润滑轴承涂层厚度检测系统及方法，该系统及方法有利于对自润滑轴承涂层厚度进行非接触无损检测，测量速度快，检测精度高。但是该系统仅能实现涂层表面缺陷检测，无法实现涂层与基体之间的界面缺陷检测，同时对于涂层内部状况也存在无法表征的问题。
6、哈尔滨工业大学刘俊岩等(专利号：cn201710207453.5)提出一种基于脉冲激励的动态热层析成像检测系统及方法，该方法可以实现复合材料、金属材料、无机非金属材料及合成材料的表层及浅表层缺陷完全无损伤、非接触、高效的检测，同时不受检测材料尺寸限制；此种方式可较好地降低热流横向热扩散，进而提高缺陷检测的检测信噪比；采用氙灯作为光源可以保证能量的短时高功率注入；可以实现材料缺陷的三维重构。但是该方法采用单次脉冲激励，对于厚度型涂层的界面及内部缺陷存在无法检测难题。
技术实现思路
1、为了克服传统的基于连续热源激励造成的层析形貌重建精度低，以及脉冲热成像/锁相热成像存在的各自弊端等问题，本专利技术提出了一种面向隐身涂层材料/表面缺陷的多脉冲小波特征光热层析方法。本专利技术所采用的技术方案如下：
2、隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法，包括如下步骤：
3、步骤1、制备不同涂层厚度的隐身涂层材料标准样件；
4、步骤2、采用变脉宽多脉冲热源信号对隐身涂层标准样件进行主动激励，利用红外热像仪获取隐身涂层标准样件的涂层表面红外图像序列；
5、步骤3、利用连续morlet小波变换算法提取变脉宽多脉冲热源信号作用下的热辐射响应信号，在隐身涂层材料标准样件无缺陷区域任选一点作为参考点，以缺陷点与参考点最大模差对应的平移因子bmax平均值作为缺陷点特征值，热辐射响应信号的渗透深度μ与降温时间t存在近正相关关系，获得渗透深度μ与平移因子bmax平均值的标准曲线l；
6、步骤4、针对未知缺陷的待测试同种隐身涂层材料样件进行变脉宽多脉冲热源激励，并针对获取的隐身涂层材料样件红外图像序列进行预处理，通过预处理操作对隐身涂层材料样件缺陷位置进行突出显示；
7、步骤5、利用连续morlet小波变换算法对预处理后的隐身涂层材料样件红外图像序列进行处理，计算获得特征图像序列，求出像素各点的最大模差对应的平移因子bmax(i,j)；
8、步骤6、根据获取的标准曲线l，设定层析成像范围[d0,d1]，并将层析成像范围代入标准曲线l，得到各层的标准平移因子值bstand；
9、步骤7、根据各层的平移因子bmax与标准平移因子值bstand的对比进行赋值，若bmax(i,j)>bstand，设定bv(i,j)＝1，否则设定bv(i,j)＝0，v是取值为正整数的变量；
10、步骤8、根据bv值对特征图像序列进行二值化三维重构，实现对隐身涂层材料的层析成像。
11、优选的，步骤2中，变脉宽多脉冲热源调制信号的调制规律满足如下公式：
12、
13、式中，q1为变脉宽多脉冲热源调制信号峰值功率，λ1为信号初始频率，λ2为信号终止频率，tz为信号持续时间，t表示时间变量。
14、优选的，步骤3中的预处理包括中值滤波、图像增强和聚类图像分割。
15、优选的，步骤5中利用连续morlet小波变换算法对预处理后的红外图像序列进行处理的计算公式如下：
16、
17、式中wx(a,b)为特征图像序列，a为尺度因子，b为平移因子，t(i,j,t)为i，j位置的温度，m*为小波基函数，t表示时间变量，dt为时间微分。
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术基于多脉冲小波特征光热层析本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法，其特征在于，步骤2中，变脉宽多脉冲热源调制信号的调制规律满足如下公式：
3.根据权利要求1所述的隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法，其特征在于，步骤3中的预处理包括中值滤波、图像增强和聚类图像分割。
4.根据权利要求1所述的隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法，其特征在于，步骤5中利用连续morlet小波变换算法对预处理后的红外图像序列进行处理的计算公式如下：
【技术特征摘要】
1.隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的隐身涂层材料的变脉宽多脉冲小波特征光热层析方法，其特征在于，步骤2中，变脉宽多脉冲热源调制信号的调制规律满足如下公式：
3.根据权利要求1所述的隐身涂层材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员：董方旭，凡丽梅，段剑，孙岩，汤振鹤，孙良文，张霞，赵付宝，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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