基于线阵热电堆的材料缺陷检测技术研究

摘要

红外热波无损检测技术作为红外无损检测中的一种，已广泛应用于航空、航天、机械等领域的材料缺陷检测。红外热波无损检测技术通过主动控制热激励源对被检材料进行主动加热，在材料缺陷处和非缺陷处，不同的热特性引起材料表面温度场变化的差异。根据不同材料热辐射特性不同的原理，通过扫描记录或观察被检材料表面温度场变化速度的差异，获取被检材料的缺陷信息。
　　目前一般的红外无损检测系统的核心部件是热像仪，它在军事和民用方面都有很高的实用价值。但热像仪也存在结构复杂，价格昂贵，不易推广应用等不足之处。本文的研究目的就是在由线阵热电堆构建的红外无损检测平台的基础上，分析红外热电堆传感器响应特性，采用软件处理方法提高系统对材料的缺陷检测精度。
　　本文首先在综合分析红外辐射理论和热波理论的基础上，选用高灵敏度红外热电堆传感器设计了线阵探头组，并结合所选热电堆传感器特性，分析了前置放大电路中运放电路温漂和传感器非一致性这两个影响系统测试精度的主要因素。据此，设计了前置放大电路和后续处理电路，实现了对微弱红外辐射的采集；并提出了采用二次曲线拟合校正、对被检测物自然降温曲线微分，分析降温微分曲线角度信息方法，提高系统对材料的缺陷检测精度。最后，采用角度信息分析方法，对纤维板和橡胶板样件进行了红外热波缺陷检测，通过分析缺陷参数做出了被检测材料缺陷报告。结果表明，角度信息分析方法可以对材料进行较有效地缺陷检测。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及研究意义

1.2 红外热波无损检测技术研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 红外热波无损检测原理

2.1 红外辐射基本理论

2.2 红外热波无损检测原理

2.3 本章小结

第三章 线阵热电堆检测系统的设计

3.1 线阵热电堆检测系统的构成

3.2 线阵热电堆探头组的设计

3.3 传感器适配电路的设计

3.4 低通滤波器的设计

3.5 红外信号采集模块的设计

3.6 数据传输及人机交互界面的设计

3.7 系统温度标定模块的设计

3.8 本章小结

第四章 温度补偿和温度校正方法分析

4.1 温度补偿方法分析

4.2 温度校正方法分析

4.3 校正方法效果对比

4.4 本章小结

第五章 材料缺陷检测试验分析

5.1 系统的标定

5.2 缺陷检验识别方法

5.3 纤维板覆铜缺陷检测试验

5.4 橡胶板脱粘缺陷检测试验

5.5 本章小结

第六章 总结

6.1 本文完成的主要工作

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢