CN106501315A - Gfrp裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与*** - Google Patents

Gfrp裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与*** Download PDF

Info

Publication number
CN106501315A
CN106501315A CN201611054089.5A CN201611054089A CN106501315A CN 106501315 A CN106501315 A CN 106501315A CN 201611054089 A CN201611054089 A CN 201611054089A CN 106501315 A CN106501315 A CN 106501315A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
line
gfrp
power supply
computer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611054089.5A
Other languages
English (en)
Inventor
刘俊岩
王飞
林裕山
冀嘉琦
王扬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201611054089.5A priority Critical patent/CN106501315A/zh
Publication of CN106501315A publication Critical patent/CN106501315A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种GFRP裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与***，所述缩短相关热层析成像检测***包括红外热像仪、以太网线、计算机、USB数据线、BNC触发信号线、数据采集卡、BNC数据线、激光器电源、激光器电源线、激光器、光纤、准直镜，其中：红外热像仪通过以太网线与计算机相连接，计算机通过USB数据线与数据采集卡相连接，数据采集卡通过BNC触发信号线与红外热像仪相连接，数据采集卡通过BNC数据线与激光器电源相连接，激光器电源通过激光器电源线与激光器相连，激光器通过光纤与准直镜相连接。本发明采用基于缩短相关热层析成像检测***可以实现GFRP材料裂纹缺陷实现完全无损伤、非接触、高效检测，同时不受检测材料尺寸限制。

Description

GFRP裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与***
技术领域
本发明涉及一种缩短相关热层析成像检测方法与***，适用于航空航天、微电子、核电等领域的玻璃纤维增强复合材料（Glass fiber reinforced plastic，GFRP）裂纹缺陷检测与定量评价。
背景技术
玻璃纤维和高性能树脂基体复合而成的玻璃纤维增强树脂基复合材料是目前发展最成熟、应用最广泛的结构复合材料之一。GFRP具有良好的电绝缘性能和粘结性能，较高的机械强度和耐热性，可塑性极强等优良性能。GFRP材料在航空航天、船舶、石油化工、汽车、风力发电及军事工业等领域已得到了广泛应用。但GFRP在制造使用过程中，易产生微裂纹缺陷，严重影响材料的使用性能，因此对于GFRP材料的裂纹缺陷的无损检测是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服目前GFRP表面裂纹难于检测的难题，提供一种新的热波成像检测方法与***，即：GFRP裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与***。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种GFRP裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测***，包括红外热像仪、以太网线、计算机、USB数据线、BNC触发信号线、数据采集卡（具有任意函数发生功能）、BNC数据线、激光器电源、激光器电源线、激光器、光纤、准直镜，其中：红外热像仪通过以太网线与计算机相连接，计算机通过USB数据线与数据采集卡相连接，数据采集卡通过BNC触发信号线与红外热像仪相连接，数据采集卡通过BNC数据线与激光器电源相连接，激光器电源通过激光器电源线与激光器相连，激光器通过光纤与准直镜相连接。
一种利用上述缩短相关热层析成像检测***对GFRP裂纹缺陷进行检测的方法，具体实施步骤如下：
步骤（1）：确定要测量的GFRP材料，将GFRP检测试件放置到三维移动台上；
步骤（2）：开启缩短相关热层析成像检测***，此步骤包括计算机、数据采集卡、激光器电源及红外热像仪等设备的开启；
步骤（3）：对红外热像仪进行非均匀性较正，进而通过计算机控制软件辅助调整红外热像仪成像检测视野，通过调节三维移动台使图像成像清晰；
步骤（4）：计算机通过数据采集卡控制激光器出射激光，调整激光器准直镜，使激光均匀地照射到检测试件表面；
步骤（5）：计算机控制软件信号通过数据采集卡产生线性调频-脉冲信号，线性调频-脉冲信号输入到激光器电源进而控制激光器光强按调制规律变化，同时此控制软件信号通过BNC触发信号线控制红外热像仪进行实时图像数据采集；
步骤（6）：计算机通过以太网线对红外热像仪采集的图像序列进行记录，并通过计算机控制软件进行图像数据处理与信号提取，进而进行缺陷识别与判定。
本发明中，所述激光器为808nm激光器。
本发明中，所述激光器功率选择依据材料缺陷信息而定。
本发明的缩短相关热层析成像检测方法基于光热辐射测量（Photothermalradiometry，PTR）原理，采用计算机控制数据采集模块产生线性调频-脉冲信号（Linearfrequency modulated-pulse, LFM-P），其中LFM-P信号为线性调频信号与脉冲信号做卷积形成的信号，此种信号既保持了线性调频信号具有的大时宽-带宽积优势，同时又具有脉冲信号短时平稳信号能量注入的优点，因此此种信号激励方式可以较好地抑制热波直流项，进而增强缺陷检测的信噪比。LFM-P信号输入到激光器电源进而控制激光器功率使其光强按调制规律变化，调制变化的光照射到样件后由于存在光热效应，样件出现温度涨落与红外辐射，光热辐射信号与样件光热特性参数与结构相关，信号被红外热像仪接收，进而通过信号处理算法提取样件光热特性达到对样件缺陷的判定。本方法中所采用的信号处理方法为互相关匹配滤波技术。在进行特征提取运算过程中，对激励信号进行窄脉宽处理后的信号作为参考信号。脉宽变窄可以提高热信号轴线方向能量定位，进而提高GFRP表层及浅表层缺陷检出信噪比。其中各信号波形及数据处理算法如图1所示。
本发明具有如下优点：
（1）本发明采用基于缩短相关热层析成像检测***可以实现GFRP材料裂纹缺陷实现完全无损伤、非接触、高效检测，同时不受检测材料尺寸限制；
（2）本发明采用具有较大时宽-带宽积信号作为激励信号极大地提高了表层及浅表层的裂纹缺陷检测信噪比。
附图说明
图1为各信号波形及数据处理算法，（a）激励信号及参考信号波形，（b）特征提取算法；
图2为本发明所涉及的缩短相关热层析成像检测***结构示意图；
图3为GFRP表层裂纹检测结果，（a）试件表面预制裂纹，（b）检测结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
如图2所示，本发明提供的缩短相关热层析成像检测***由GFRP检测试件1、垂直升降台2、红外热像仪（FLIR SC7000，像素：320×256，响应波长：3.6~5.1μm）3、以太网线4、计算机5、USB数据线6、数据采集卡（NI-6229）7、BNC数据线8、BNC触发信号线9、激光器电源10、激光器电源线11、808nm激光器（峰值功率50W）12、光纤13、准直镜14、三维移动台15构成，所述GFRP检测试件1以厚度为10mm、尺寸为10cm×6.5cm的GFRP材料（试件表面预制4条裂纹，如图3（a）所示，其中裂纹尺寸小于0.25mm。
红外热像仪3通过以太网线4与计算机5相连接，计算机5通过USB数据线6与数据采集卡7相连接，数据采集卡7通过BNC触发信号线9与红外热像仪3相连接，数据采集卡7通过BNC数据线8与激光器电源10相连接，激光器电源10通过激光器电源线11与808nm激光器12相连，808nm激光器12通过光纤13与准直镜14相连接，GFRP检测试件1放置在三维移动台15上，红外热像仪3放置于垂直升降台2上。
具体检测步骤如下：
步骤（1）：确定要测量的GFRP材料，将GFRP检测试件1放置到三维移动台15上。
步骤（2）：开启缩短相关热层析成像检测***，此步骤包括计算机5、数据采集卡7、激光器电源10及红外热像仪3等设备的开启。
步骤（3）：对红外热像仪3进行非均匀性较正，进而通过计算机5控制软件辅助调整红外热像仪3成像检测视野，通过调节三维移动台15使图像成像清晰。
步骤（4）：计算机5控制数据采集卡7进而控制激光器11出射激光，调整准直镜14，使激光均匀地照射到检测试件1表面。
步骤（5）：计算机5控制软件信号通过数据采集卡7产生线性调频-脉冲信号，线性调频-脉冲信号输入到激光器电源10进而控制激光器12光强按调制规律变化，同时此控制软件信号通过BNC触发信号线9控制红外热像仪3进行实时图像数据采集。
步骤（6）：计算机5通过以太网线4对红外热像仪3采集的图像序列进行记录，并通过计算机5控制软件进行图像数据处理与信号提取，进而进行缺陷识别与判定；至此，完成了对GFRP检测试件1的热波成像检测。
GFRP检测试件1的检测结果如图3（b）所示。

Claims (4)

1.一种GFRP裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测***，其特征在于所述缩短相关热层析成像检测***包括红外热像仪、以太网线、计算机、USB数据线、BNC触发信号线、数据采集卡、BNC数据线、激光器电源、激光器电源线、激光器、光纤、准直镜，其中：红外热像仪通过以太网线与计算机相连接，计算机通过USB数据线与数据采集卡相连接，数据采集卡通过BNC触发信号线与红外热像仪相连接，数据采集卡通过BNC数据线与激光器电源相连接，激光器电源通过激光器电源线与激光器相连，激光器通过光纤与准直镜相连接。
2.根据权利要求1所述的GFRP裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测***，其特征在于所述激光器为808nm激光器。
3.根据权利要求1所述的GFRP裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测***，其特征在于所述红外热像仪的像素为320×256，响应波长为3.6~5.1μm。
4.一种利用权利要求1-3任一权利要求所述缩短相关热层析成像检测***对GFRP裂纹缺陷进行检测的方法，其特征在于所述方法具体实施步骤如下：
步骤（1）：确定要测量的GFRP材料，将GFRP检测试件放置到三维移动台上；
步骤（2）：开启缩短相关热层析成像检测***；
步骤（3）：对红外热像仪进行非均匀性较正，进而通过计算机控制软件辅助调整红外热像仪成像检测视野，通过调节三维移动台使图像成像清晰；
步骤（4）：计算机通过数据采集卡控制激光器出射激光，调整激光器准直镜，使激光均匀地照射到检测试件表面；
步骤（5）：计算机控制软件信号通过数据采集卡产生线性调频-脉冲信号，线性调频-脉冲信号输入到激光器电源进而控制激光器光强按调制规律变化，同时此控制软件信号通过BNC触发信号线控制红外热像仪进行实时图像数据采集；
步骤（6）：计算机通过以太网线对红外热像仪采集的图像序列进行记录，并通过计算机控制软件进行图像数据处理与信号提取，进而进行缺陷识别与判定。
CN201611054089.5A 2016-11-25 2016-11-25 Gfrp裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与*** Pending CN106501315A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611054089.5A CN106501315A (zh) 2016-11-25 2016-11-25 Gfrp裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611054089.5A CN106501315A (zh) 2016-11-25 2016-11-25 Gfrp裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106501315A true CN106501315A (zh) 2017-03-15

Family

ID=58328580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611054089.5A Pending CN106501315A (zh) 2016-11-25 2016-11-25 Gfrp裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106501315A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106940332A (zh) * 2017-03-31 2017-07-11 哈尔滨工业大学 一种基于相位编码调制方式的红外无损检测***及方法
CN106959319A (zh) * 2017-03-31 2017-07-18 哈尔滨工业大学 一种基于脉冲激励的动态热层析成像检测***及方法
CN109211975A (zh) * 2018-08-07 2019-01-15 哈尔滨商业大学 纤维金属层板缺陷线性调频脉冲相干激光激励红外热波相消干涉检测装置及方法
CN109254012A (zh) * 2018-10-09 2019-01-22 中北大学 一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置及方法
CN109900742A (zh) * 2019-04-03 2019-06-18 哈尔滨商业大学 一种线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置及方法
CN109932394A (zh) * 2019-03-15 2019-06-25 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 涡轮叶片缺陷的红外热波双目立体成像检测***及方法
CN113916937A (zh) * 2021-08-24 2022-01-11 中国人民解放军陆军装甲兵学院 裂纹检测方法、装置、电子设备及存储介质
CN115144433A (zh) * 2022-06-09 2022-10-04 哈尔滨工业大学 调频脉冲序列电磁涡流激励热波层析成像检测***及方法
CN115290654A (zh) * 2022-07-13 2022-11-04 哈尔滨工业大学 一种面向管道内表面浅表层缺陷的移动式红外热波成像检测装置及方法
CN116643249A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 西安交通大学 Gfrp内部分层缺陷的毫米波成像可视化定量检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808438A (en) * 1972-03-14 1974-04-30 Asa Ab Method for the detection of material defects of a product by means of pick-up of heat radiation emitted from the product
CN103383358A (zh) * 2013-07-12 2013-11-06 哈尔滨工业大学 点阵式热传导测温无损裂纹检测法
CN103926274A (zh) * 2014-04-22 2014-07-16 哈尔滨工业大学 一种cfrp层板缺陷的红外热波雷达成像无损检测方法与***
CN106404835A (zh) * 2016-09-13 2017-02-15 哈尔滨工业大学 一种红外相干热波成像***及基于该***的检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808438A (en) * 1972-03-14 1974-04-30 Asa Ab Method for the detection of material defects of a product by means of pick-up of heat radiation emitted from the product
CN103383358A (zh) * 2013-07-12 2013-11-06 哈尔滨工业大学 点阵式热传导测温无损裂纹检测法
CN103926274A (zh) * 2014-04-22 2014-07-16 哈尔滨工业大学 一种cfrp层板缺陷的红外热波雷达成像无损检测方法与***
CN106404835A (zh) * 2016-09-13 2017-02-15 哈尔滨工业大学 一种红外相干热波成像***及基于该***的检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐庆菊等: "耐热合金涂层结构板材内部缺陷的脉冲红外热成像检测", 《红外与激光工程》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106940332A (zh) * 2017-03-31 2017-07-11 哈尔滨工业大学 一种基于相位编码调制方式的红外无损检测***及方法
CN106959319A (zh) * 2017-03-31 2017-07-18 哈尔滨工业大学 一种基于脉冲激励的动态热层析成像检测***及方法
CN109211975A (zh) * 2018-08-07 2019-01-15 哈尔滨商业大学 纤维金属层板缺陷线性调频脉冲相干激光激励红外热波相消干涉检测装置及方法
CN109254012A (zh) * 2018-10-09 2019-01-22 中北大学 一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置及方法
CN109932394A (zh) * 2019-03-15 2019-06-25 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 涡轮叶片缺陷的红外热波双目立体成像检测***及方法
CN109900742A (zh) * 2019-04-03 2019-06-18 哈尔滨商业大学 一种线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置及方法
CN113916937A (zh) * 2021-08-24 2022-01-11 中国人民解放军陆军装甲兵学院 裂纹检测方法、装置、电子设备及存储介质
CN115144433A (zh) * 2022-06-09 2022-10-04 哈尔滨工业大学 调频脉冲序列电磁涡流激励热波层析成像检测***及方法
CN115290654A (zh) * 2022-07-13 2022-11-04 哈尔滨工业大学 一种面向管道内表面浅表层缺陷的移动式红外热波成像检测装置及方法
CN115290654B (zh) * 2022-07-13 2023-05-05 哈尔滨工业大学 一种移动式红外热波成像检测装置及方法
CN116643249A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 西安交通大学 Gfrp内部分层缺陷的毫米波成像可视化定量检测方法
CN116643249B (zh) * 2023-07-27 2023-10-10 西安交通大学 Gfrp内部分层缺陷的毫米波成像可视化定量检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106501315A (zh) Gfrp裂纹缺陷的缩短相关热层析成像检测方法与***
CN106404835B (zh) 一种红外相干热波成像***及基于该***的检测方法
Yang et al. Optically and non-optically excited thermography for composites: A review
Wang et al. Image processing based quantitative damage evaluation in composites with long pulse thermography
Yang et al. Progress and trends in nondestructive testing and evaluation for wind turbine composite blade
CN106940332A (zh) 一种基于相位编码调制方式的红外无损检测***及方法
Netzelmann et al. Induction thermography: principle, applications and first steps towards standardisation
CN103926274B (zh) 一种cfrp层板缺陷的红外热波雷达成像无损检测方法
Cheng et al. Transient thermal behavior of eddy-current pulsed thermography for nondestructive evaluation of composites
CN105004758B (zh) 一种涡流线扫描热成像检测***及方法
CN106959319A (zh) 一种基于脉冲激励的动态热层析成像检测***及方法
CN110806427A (zh) 一种线路复合绝缘子内部缺陷的在线检测方法和***
CN105241923B (zh) 倒装焊焊点缺陷检测方法
US20050207468A1 (en) Inductively heated transient thermography method and apparatus for the detection of flaws
Hwang et al. Remote inspection of internal delamination in wind turbine blades using continuous line laser scanning thermography
CN108267419A (zh) 太赫兹时域光谱检测复合材料胶接结构脱粘缺陷的方法
CN106768367A (zh) 一种三维红外热波成像检测***与方法
CN107238610B (zh) 基于微波波段反射特性的复合绝缘子缺陷无损检测***
CN110146449A (zh) 一种基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法及***
CN110501424A (zh) 一种激光超声的全光型耐张线夹无损检测装置
CN109211974B (zh) 热障涂层脱粘缺陷脉冲飞秒激光红外热波检测装置及方法
WO2014207545A1 (en) Modular device for structural diagnostics of various materials and structure, using thermographic techniques based on multiple excitations
CN109613063A (zh) 一种基于面阵脉冲激光激励检测热障涂层面的装置及方法
He et al. Detection of debonding defects between radar absorbing material and CFRP substrate by microwave thermography
CN106645289A (zh) 红外磁光成像无损检测***及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170315

RJ01 Rejection of invention patent application after publication