脉冲相位光热辐射测量技术的研究

摘要

脉冲相位辐射测量技术是近年来出现的新的光热辐射测量技术。它将脉冲辐射测量与调制辐射测量两种技术结合起来，既有脉冲辐射测量速度快的特点，又有调制辐射测量抗干扰能力强、信号分析简单的特点，引起人们的广泛关注。 基于脉冲相位辐射测量技术的原理，对采样参数对脉冲相位热成像检测中频谱分析的影响进行了分析研究。增大采样窗口可以提高频谱分辨率，增大采样频率可以扩大频谱分析的范围，在允许的条件下增大采样窗口和采样频率都增大了相位差值，起到提高相位检测能力的作用。实际运算中可通过对时间序列数据的拟合扩展和插值来增大采样时间、采样频率。对红外时间序列图像的拟合，不仅可以提高相位图像的对比度，而且能减小数据存储量。采用脉冲相位辐射测量技术对金属与非金属材料亚表面缺陷检测进行实验研究，并给出了实验结果。 对脉冲相位辐射测量中的定量评定方法进行研究。分析了脉冲相位辐射测量中热扩散对相位图像的影响，在允许的条件下采用较小的采样时间可以减小热扩散的影响。研究表明，用相位图像对缺陷大小的检测进行定量分析，缺陷对比度比振幅、对比度图像的大，检测能力更高。采用两种方法对缺陷深度进行了定量分析：一是通过计算序列热图中缺陷的对比度，根据最大对比度与缺陷深度之间的函数关系反推出缺陷深度的值；一是通过小波变换计算相位图中缺陷处与非缺陷处的对比度，根据对比度最大处的转换因子与缺陷深度的近似线性的关系，得出缺陷的深度。 本文还设计了一个红外成像检测处理系统，包括脉冲相位辐射测量中的图像处理、对比度图像的计算以及其他一些图像处理功能，为脉冲相位辐射测量技术提供了方便的图像处理平台。