热障涂层厚度及其涂敷下材料内部缺陷的红外定量识别（

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1、热障涂层厚度及其涂敷下材料内部缺陷的红外定量识别收稿日期：基金项目：国家自然科学基金资助项目(50906099、51479203)作者简介：陈林（1986—），男，湖北洪湖人，博士研究生，Email：chenlinhonghu@163.com杨立（1962—），男，教授，博士生导师，博士，Email：lyang39@hotmail.com陈林，杨立，范春利，石宏臣，赵小龙（海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033）摘要：针对热障涂层结构材料红外定量检测存在的不足，提出了基于脉冲相位的LM（Levenberg-Marquardt）识别算法。针对研究问题，建立了轴对称圆柱坐标下热障涂

2、层结构材料的瞬态导热模型，利用有限体积法计算出检测表面的温度场，经FFT变换得到检测表面的相位分布，分析了待检测参数对检测表面相位差的影响。以相位为识别条件，采用LM反演算法对热障涂层厚度及其涂敷下材料内部缺陷位置大小进行定量识别，并采用数值实验的方法对基于相位的LM识别方法进行了验证，数值实验结果验证了识别方法的有效性。关键词：热障涂层；红外检测；定量识别；脉冲相位中图分类号：TK38文献标志码：A文章编号：Quantitativeidentificationofcoatingthicknessandinnerdefectsofthematerialbyinfraredtestin

3、gtechnologyChenLin,YangLi,FanChunli,ShiHongchenZhaoXiaolong(CollegeofPowerEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China)Abstract：Aimingattheproblemsofinfraredquantitativedetectionofthermalbarriercoatingstructures,theLM(Levenberg-Marquardt)recognitionalgorithmbasedonpulsephasewasput

4、forward.Thetransientthermalmodelofthermalbarriercoatingstructuresbyanaxisymmetriccylindricalcoordinateswasestablishedinviewoftheresearchproblem.Thesurfacetemperaturefieldoftheresearchmodelwascalculatedbythefinitevolumemethod.AndthenthephaseoftheinspectionsurfacewasobtainedthroughFFT.Theimpactso

5、fparameterstobedetectedonthephaseoftheinspectionsurfacewereanalyzed.Basedonthephasefortheinputparameter,quantitativeidentificationmethodofcoatingthicknessandinnerdefectsofthemetalwasresearchedbyusingLMrecognitionalgorithm.Thequantitativeidentificationmethodbasedonphasedetectionwasverifiedbyusin

6、gnumericalexperiment.Theeffectivenessofthequantitativeidentificationmethodwasevidencedonthebasisofthenumericalexperimentresults.Keywords：thermalbarriercoating；infraredtesting；Quantitativeidentification；pulsephase热障涂层（TBC，Thermalbarriercoating）由于其良好的隔热和防腐蚀性能在航空航天等领域得到广泛的应用。常见的热障涂层结构材料由陶瓷层、粘结层和合金

7、基体构成，为了保证热障涂层结构材料的耐高温性和抗腐蚀性，热障涂层结构材料都有其合理的涂层厚度，而材料的完好是机械或部件正常工作的基本要求，因此对热障涂层厚度及其涂敷下材料内部缺陷的检测具有重要的意义。与微波检测[1]、超声检测[2]等传统检测方法相比，红外无损检测法对热障涂层结构材料的检测具有检测面积大、速度快等优点。红外热像检测法主要有脉冲检测法[3]、锁相检测法[4]、脉冲相位检测法[5]等，其中脉冲相位检测法因兼具有脉冲检测法和锁相检测法的优点而在红