基于红外热波的承压设备缺陷检测技术研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目基于红外热波的承压设备缺陷检测技术研究学科专业控制科学与工程学号201521070112作者姓名甘文东指导教师谢华副教授分类号密级注1UDC学位论文基于红外热波的承压设备缺陷检测技术研究（题名和副题名）甘文东（作者姓名）指导教师谢华副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业控制科学与工程提交论文日期2018.04.02

2、论文答辩日期2018.05.07学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONDEFECTDETECTIONTECHNOLOGYOFPRESSUREEQUIPMENTBASEDONINFRAREDTHERMALWAVEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaControlScienceandEngineeringD

3、iscipline:GanWendongAuthor:A.Prof.XieHuaSupervisor:SchoolofAutomationEngineeringSchool:摘要摘要工业生产制造的不断发展与进步，促使着人们对安全生产与运营的要求不断提高。在工业生产制造中被大量使用的承压设备，是安全关注的一大重点。红外热波作为一种新兴的无损检测技术，在工业制造的检测中越来越被广泛关注、研究和使用。然而，承压设备缺陷检测相关的研究还并不成熟。在亚表面缺陷检测方面，一种快速高效的缺陷定性检测和定量分析方

4、法是急需和很有意义的。表面缺陷被学者们研究的较多，但缺陷的可视化这一方面的研究还不深入。因此，本文从基于红外热波的承压设备缺陷检测研究出发，分别研究了亚表面缺陷和表面缺陷的特点，并提出了各自的检测方法。本文主要研究的内容有以下几个方面：（1）基于红外热波理论和有限元分析理论，进行了亚表面缺陷和以及表面缺陷的热响应仿真，为缺陷的检测提供了理论依据。（2）对于亚表面缺陷，提出了“对数域行归一化方法”定量检测和“时域平方根”定性分析。先基于“对数域行归一化”的方法检测出亚表面缺陷；然后，通过“时域平方根

5、”定性分析方法，根据红外热波的传递特性对缺陷深度进行了定量分析，得到了缺陷深度与差分过零点的线性关系。（3）对于表面缺陷的检测，采用了“ICA热区域分离算法”。首先，分析了涡流的分布和传热特性。进而对缺陷试件的相关性进行了分析，通过实验得了出缺陷区域与非缺陷区域的弱相关特征。基于以上机理，对问题进行了建模，采用了一种基于ICA的热图像的热区域分离算法。ICA热区域分离算法包括观察矩阵的构造、白化过程、无关区域分离。它能够很好地分离不同热响应区域。（4）为改进表面缺陷检测效果，提出了“基于小波变换的

6、PCNN热区域融合算法”。为了融合来自不同对比函数的热分离区域，采用了基于PCNN的融合算法。为了改进融合效果，通过小波变换提取了低频热区域。最后，通过实验验证了“基于小波变换的PCNN热区域融合算法”的有效性。综上，本文为承压设备的表面缺陷和亚表面缺陷分别设计了检测方法，对采用和提出的方法进行了实验验证，实验结果与理论基本相符。虽然由于研究条件有限，讨论的缺陷类型有限，但是分析的理论和设计的检测方法对承压设备其它缺陷的检测也具有借鉴价值，因此本文的研究具有较大的意义。关键词：承压设备，红外热波，

7、表面缺陷，亚表面缺陷，热区域分离，对数域IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentandprogressofindustrialproduction,thedemandsforsafetyproductionandoperationhavebeenimproved.Thepressureequipmentwhichiswidelyusedinindustrialproductionisamajorfocusofsecurity.Asanewnondestructivet

8、estingtechnology,infraredthermalwaveisbecomingmoreandmorewidelyconcerned,studiedandusedinindustrialmanufacturing.However,theresearchonthesurfacedefectsandsubsurfacedefectsofthepressureequipmentisnotmature.Forthedetectionofsubsurfacedefect,afas