[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

说明书

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，它涉及一种热波层析成像检测系统及方法。本发明所述检测系统包括计算机、第一USB数据线、函数发生器、第一BNC数据线、第二USB数据线、脉冲触发器、第三USB数据线、电磁涡流电源、电源线、电磁涡流线圈、二维移动台、焦平面红外热像仪、一维移动台、第二BNC数据线、以太网线和同步触发器。本发明属于导电材料缺陷、损伤的无损检测与评价领域。

技术领域

本发明涉及一种热波层析成像检测系统及方法，属于导电材料缺陷、损伤的无损检测与评价领域。

背景技术

材料缺陷位置的有效检测及其尺寸的精准量化表征是无损检测技术的主要目标，同时实现材料内部状态的三维层析成像则是其精准量化表征的主要呈现形式。目前传统的检测方法如，X射线、光声、光学等方法均实现了层析成像，与其对应的层析技术为X射线断层层析成像(CT)、光声层析成像以及光学相干层析成像(OCT)等技术。层析成像技术的探测深度与深度探测分辨率始终是一对不可调谐的参数，若想实现较深的探测深度，那必须牺牲深度分辨率，若想获取较好的深度分辨率，那探测深度就非常有效。比如光学相干层析成像技术的深度分辨率可以实现5μm，但其探测深度则仅限于1mm以内；目前工业CT的探测深度为1-2.5m，但其深度分辨率为300μm。查阅大量相关文献发现，目前针对探测深度为4mm以内，分辨率为10-30μm的层析成像方法尚属空白。而目前在航空航天、微电子及微纳结构领域有较多的材料或缺陷的检测需要此种精度的探测方法进行三维表征，如航空飞机机翼的碳环氧蒙皮蜂窝夹层结构材料，其碳环氧蒙皮厚度范围为2-4mm，蒙皮与蜂窝夹层结构的脱粘缺陷尺寸等效直径一般为1mm以内。因此，发明一种探测深度为4mm以内，分辨率为10-30μm的层析成像方法与基于该方法的检测系统是十分必要的。

主动式红外热波成像检测技术作为一种新兴的非常规无损检测技术在航空航天新材料检测领域发挥着越来越重要的作用。根据激励源不同，目前该技术主要包括，脉冲红外热波成像技术、锁相红外热波成像检测技术、热波雷达(线性调频)成像检测技术以及二进制相位编码红外热波成像检测技术等。在已有研究中，唐庆菊等(专利号：CN201310455288.7)发明了一种脉冲红外热波成像技术实现了对热障涂层材料厚度的有效检测，为了保证对表面状况的有效检测，其采用的脉冲激励时间仅为1/600s，如此短的激励时间无法保证足够多的有效能量注入，因此，探测深度小于1mm。李慧娟等(专利号：CN202110835808.1)发明了一种锁相红外热波成像检测技术对蜂窝夹层结构等进行了检测研究，但该方法采用单一频率进行热流调制，获取的结果为一定深度的积分信息，无法实现深度分辨，进而无法基于方法实现层析成像。刘俊岩等(专利号：CN201410162717.6)发明了一种针对CFRP缺陷检测的红外热波雷达成像方法，该方法采用线性频率调制激光热流对试件进行主动热激励，虽然该方法具有较好的深度分辨能力，但仍无法实现层析成像检测。西安交通大学张伟旭等(专利号：CN102954968A)发明了一种采用电磁涡流激励方式对热障涂层部件进行红外热波成像的方法，该方法主要实现了热障涂层部件损伤的检测，无法实现对损伤的量化表征。殷鹰等(专利号：CN202010104000.1)发明公开了一种适用于自然裂纹的脉冲涡流热成像缺陷检测方法，该方法考虑了目标区域与背景区域像素点温度变化，对高背景噪声下的裂纹具有较好检测结果，但并未实现尺寸量化与层析表征。

发明内容

本发明为解决目前常规红外无损检测技术无法实现层析量化表征的问题，进而提出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。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明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、第一USB数据线、函数发生器、第一BNC数据线、第二USB数据线、脉冲触发器、第三USB数据线、电磁涡流电源、电源线、电磁涡流线圈、二维移动台、焦平面红外热像仪、一维移动台、第二BNC数据线、以太网线和同步触发器；