[发明专利]调频脉冲序列电磁涡流激励热波层析成像检测系统及方法

权利要求书

1.调频脉冲序列电磁涡流激励热波层析成像方法，其特征在于：所述调频脉冲序列电磁涡流激励热波层析成像方法是通过如下步骤实现的：所述调频脉冲序列电磁涡流激励热波层析成像检测系统包括计算机(1)、第一USB数据线(2)、函数发生器(3)、第一BNC数据线(4)、第二USB数据线(5)、脉冲触发器(6)、第三USB数据线(7)、电磁涡流电源(8)、电源线(13)、电磁涡流线圈(14)、二维移动台(16)、焦平面红外热像仪(17)、一维移动台(18)、第二BNC数据线(19)、以太网线(20)和同步触发器(21)；

计算机(1)的信号输出端通过第一USB数据线(2)与函数发生器(3)的信号输入端连接，计算机(1)的信号输入端通过以太网线(20)与焦平面红外热像仪(17)的信号输出端连接，函数发生器(3)的信号输出端通过第一BNC数据线(4)与同步触发器(21)的信号输入端连接，同步触发器(21)的信号输出端通过第二USB数据线(5)与脉冲触发器(6)的信号输入端连接，同步触发器(21)的信号输出端通过第二BNC数据线(19)与焦平面红外热像仪(17)的信号输入端连接，脉冲触发器(6)的信号输出端通过第三USB数据线(7)与电磁涡流电源(8)的信号输入端连接，电磁涡流电源(8)的信号输出端通过电源线(13)与电磁涡流线圈(14)连接，待测试件(15)放置在二维移动台(16)上，焦平面红外热像仪(17)放置在一维移动台(18)上；

所述调频脉冲序列电磁涡流激励热波层析成像检测系统还包括第一制冷循环水管(9)、第四USB数据线(10)、水冷制冷器(11)和第二制冷循环水管(12)；电磁涡流电源(8)的信号输出端通过第四USB数据线(10)与水冷制冷器(11)的信号输入端连接，电磁涡流电源(8)的循环水冷端子通过第一制冷循环水管(9)与水冷制冷器(11)连接，水冷制冷器(11)通过第二制冷循环水管(12)与电磁涡流线圈(14)连接；

步骤一、将试件(15)放置在二维移动台(16)上；

步骤二、开启计算机(1)、函数发生器(3)、脉冲触发器(6)、同步触发器(21)、焦平面红外热像仪(17)；

步骤三、开启电磁涡流电源(8)和水冷制冷器(11)；设置制冷温度为25℃；

步骤四、计算机(1)通过以太网线(20)连接焦平面红外热像仪(17)，利用焦平面红外热像仪(17)自带实时成像软件，调整承载焦平面红外热像仪(17)的一维移动台(18)以及承载待检测试件(15)的二维移动台(16)，以实现焦平面红外热像仪(17)成像范围覆盖试件(15)待检区域；

步骤五、计算机(1)构造调频脉冲序列数字形式激励信号；调频脉冲序列激励信号的时间函数满足如下方程：

公式①、②、③中E_p表示调频脉冲序列数字信号，Q表示峰值功率，t表示时间，H(t)是亥维赛单位函数，t_p表示脉冲持续时间，p表示脉冲总数，δ表示狄拉克函数，f_s表示起始频率，f_n表示终止频率，T_s表示扫描周期，G表示扫描速率，n＝0,1,2…；构造的调频脉冲序列数字信号通过函数发生器产生模拟信号，该模拟信号传输到同步触发器(21)，同步触发器(21)将单路信号分解为同步触发的两路信号，其中一路信号为构造的脉冲序列信号，该信号输入到脉冲触发器(6)，进而控制电磁涡流电源(8)实现调频脉冲序列触发，另外一个信号则为触发脉冲信号，该信号控制焦平面红外热像仪(17)采集热图像序列；

步骤六、电磁涡流电源(8)按照调频脉冲序列信号规律实现电磁涡流线圈(14)对检测试件(15)的感应加热，此时焦平面红外热像仪(17)实时采集试件(15)表面热辐射信号，当激励或采集时间达到T_s时，焦平面红外热像仪(17)停止采集图像，电磁涡流线圈(14)停止感应加热；

步骤七、计算机(1)构造窄脉冲宽度调频脉冲信号序列，同时分别与热波进行互相关匹配滤波运算；窄脉冲宽度等延迟调频脉冲信号序列信号形式如下：

D_t(t)＝λΔtλ＝0,1,2...M    ⑤，

公式④和⑤中，D_t(t)表示参考信号延迟时间，λ表示参考信号个数，Δt表示单位时间，t_s表示参考信号脉冲宽度时间，t_p表示红外热像仪采样频率的倒数，且t_st_p；由于实际获取的温度信号为离散数据，因此需要采用互相关匹配滤波离散形式，设温度信号采样帧数为N，温度信号T(n)，其与激励信号Ref_λ(t)的离散互相关运算式为：

由此定义可得到峰值特征A_C-_C：

A_C-C＝max|(T*Ref_λ)(m)|    ⑦，

公式⑥和⑦中，*表示互相关运算符，N表示采样帧数，m表示正向点序号，f_λ表示反向点序号，Ref_λ表示参考信号，当D_t(t)为0s时，此时获取的信息表征试件表面特征，当D_t(t)为Δt时，此时获取的信息为试件深一层信息，当D_t(t)为2Δt时，此时获取的峰值信息为更深一层信息，通过多层特征图像的获取，即可实现试件的层析成像；

步骤八、关闭计算机(1)、函数发生器(3)、同步触发器(21)、脉冲触发器(6)以及焦平面红外热像仪(17)；

步骤九、间隔5分钟后，关闭电磁涡流电源(8)及水冷制冷器(11)，已实现电磁涡流线圈(14)以及电磁涡流电源(8)的充分冷却后关机。