基于红外测温技术工业热设备内部缺陷诊断方法

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1、2)Thefiniteelementmethod(FEM)isusedtosolvethedirectheatconductionproblem,andthetemperatureresultreplacesmeasurementdataofinfraredscannerfortheinputparametertothedirectheatconductionproblem.3)Theinverseheatconductionproblemistransformedintoadirectproblemandaoptimizationproblemand

2、solvedbyminimizingthedifferencesbetweenactualtemperaturefromdirectproblemandcomputedtemperaturevalueontheoutersurfacebasedontheconjugategradientmethod(CGM)toestimatethedefectconfigurationoftheequipmentinnerwall.4)Theruleoftemperaturedistributiononthesurfaceoftheequipmentwithdefe

3、ctsintheinnerwallisstudiedandtheeffectivenessofthealgorithmiscertifiedwellbynumericalexperiments.Furthermore,theeffectsofthemeasurementerrors,choiceoftheinitialvalue,boundaryconditionsandnumberofdiscretetemperaturepointsarealsodiscussed.Theresultsshowthatthisalgorithmcanholdback

4、themagnifyingabilityformeasurementerroreffectoftheinverseproblemandcanbeusedinvariousheattransferconditions,theinitialvaluehaslittleeffectontheidentificationresults.Themethodinthispaperneedsveryshortcomputertimeandiseasytoimplement,providingatheoreticalbasisforinfrareddiagnosiso

5、findustrialequipmentdefect.Keywords:DefectDiagnosis;InverseHeatConductionProblem;FiniteElementMethod;ConjugateGradientMethod;InfraredThermography目录中文摘要I英文摘耍II1绪论11.1课题背景11.2红外无损检测概述21.2.1概述21.2.2国内发展情况31.2.3国外发展情况41.2.4发展趋势51.3反问题概述51.3」反问题的特点61.3.2反问题研究方法概况61.4导热反问题发展概况71.4.1导热

6、反问题概况71.4.2导热反问题的研究方法及现状81.5本文研究的意义和研究内容92红外热成像技术与红外诊断理论基础112.1红外热像仪的基本原理112.2红外热成像技术的理论依据122.2.1黑体的红外辐射规律122.2.2实际物体的红外辐射特性142.2.3影响红外辐射的主要因素152.2.4被测物体表面辐射率£的作用与环境辐射的影响162.3工业设备内部缺陷的红外诊断172.3.1工业设备缺陷信息的红外探测原理172.3.2工业设备内部缺陷热传递的基本规律182.3.3设备内部缺陷红外诊断理论和方法192.4本章小结203导热正问题的有限元求解2

7、13.1模型的建立213.2有限元简介223.2.1有限元基本原理233.2.2有限元求解的基本步骤233.2.3微分方程的等效积分形式243.2.4加权余量法253.3热传导方程的有限元解法263.3.1热传导方程的变分263.3.2单元剖分和温度场的离散273.3.3温度场单元变分计算323.3.4有限单元法的总体合成343.4本章小结344热设备内部缺陷诊断的反问题算法364.1最优化方法364.1.1概述364.1.2最速下降法384.1.3共辘梯度法394.2导热反问题的求解414.3本章小结445数值试验及结果分析455.1数值试验步骤45

8、5.2内部缺陷的红外特征规律455.3金屈管道数值试验485.3.1三种典型缺陷的反演结果49