下载文档原格式
红外热成像无损检测技术研究发展现状作者：魏嘉呈刘俊岩何林王扬何宇来源：《哈尔滨理工大学学报》2020年第02期摘要：紅外热成像无损检测技术是近年来发展较快的一种新型数字化无损检测技术，因为其具有便捷、高效、直观、探测面积大以及远距离非接触探测等优点广泛应用于航天航空、军事、电池、电力、电子、建筑、医疗、文物保护等诸多领域。
本文主要对红外热成像无损检测技术中卤素灯、超声波、激光、脉冲光等几种主要热激励方法的特点及研究现状进行了介绍与对比，同时也介绍了红外热成像无损检测图像序列处理技术申热信号重建理论、锁相法、相位法、主成分分析法、动态热层析法、相似光流法等处理方法的研究现状，最后展望了红外热成像无损检测技术的未来发展趋势。
关键词：无损检测;红外;热激励;热波成像DOI：10.15938/j.jhust.2020.02.009中图分类号：TGll5.28;TN219文献标志码：A文章编号：1007-2683（2020）02-0064-090 引言无损检测技术作为一种灵活、快捷的通用技术，已广泛应用于航天航空、军事、电池、电力、电子、建筑、医疗、文物保护等诸多领域。
红外热成像无损检测技术作为一门跨学科、跨应用领域的通用型实用技术，是对传统无损检测技术的有效替代和补充。
红外热成像无损检测技术（infrared thermogra-phy，IT），是一种基于红外辐射原理，通过扫描、记录或观察被探测表面温度变化，从而实现对被检测工件的表面及内部缺陷或结构进行分析的一种无损检测（nondestructive testing，NDT）方法。
红外热成像无损检测技术相比于射线、超声、涡流、渗透以及电磁等传统无损检测技术，具有测量速度快速、测量结果直观、探测面积大以及易于实现自动化等优点，是一种新型的数字化无损检测技术。
红外热成像无损检测技术根据是否依赖于外部热源激励可分为被动式红外热成像无损检测技术和主动式红外热成像无损检测技术。
红外热成像技术在建筑结构检测中的应用引言建筑结构的安全性和稳定性对于人们的生活至关重要。
然而，由于长期受到自然环境和外界因素的影响，建筑结构可能会存在一些隐患和潜在的风险。
因此，快速、准确地检测和诊断建筑结构的问题变得尤为重要。
红外热成像技术作为一种无损检测方法，已经在建筑结构的检测中得到广泛应用，并取得了显著的效果。
一、红外热成像技术的原理和特点红外热成像技术是利用物体发射的红外热辐射对其进行无损检测的方法。
在建筑结构检测中，红外热成像技术可以通过捕捉建筑物表面的红外热辐射图像，以反映建筑物内部的温度分布和热传导情况。
该技术有以下几个特点：1. 非接触性：红外热成像技术不需要与被测物体接触，可以在远距离内获得可靠的检测结果。
2. 实时性：红外热成像技术采集数据的过程非常迅速，几乎可以实时获取建筑结构的热分布情况。
3. 高灵敏度：红外热成像技术对温度变化非常敏感，可以检测到微小的热异常。
4. 高分辨率：现代红外热成像仪器可以提供高分辨率的热成像图像，使得捕捉建筑结构的热分布情况更加精确。
二、1. 检测隐蔽性缺陷：建筑结构中常常存在一些隐蔽性缺陷，如水渗透、空气泄漏等。
红外热成像技术通过检测表面温度的变化，可以帮助人们发现这些隐蔽性缺陷，并及时采取相应的修复措施。
2. 评估热桥效应：热桥效应是指建筑结构中较热的区域与较冷的区域连通的情况。
这种情况会导致能量损失和热条件不佳，从而影响建筑物的节能性能。
红外热成像技术可以迅速识别和评估热桥效应，以指导设计和改进建筑结构。
3. 检测结构变形：在建筑使用过程中，由于各种原因，建筑结构可能出现一定的变形，如裂缝、变形等。
红外热成像技术可以通过检测表面温度的分布，来评估建筑结构的变形程度，从而指导维修和改造工作。
4. 火灾预警：红外热成像技术具有极高的灵敏度和实时性，在火灾预防和监测中发挥着重要的作用。
通过检测建筑物表面的温度异常，可以及早发现火灾隐患，并及时采取相应措施，保障人们的生命安全和财产安全。
红外热成像无损检测系统锁相热激励源的研制李浩然;朱玉玉;武丽【摘要】In recent years,with the rapid development of aerospace,vehicle engineering and shipbuilding industry in China,the manufacturing process and performance requirements of the products have been continuously improved. Non-destructive testing ( NDT) technology is gaining more and more attention. As a potential NDT and evaluation technology,the infrared thermography ( IRT) is being widely concerned. The traditional lock-in IRT excitation source( ES) cannot meet the light intensity requirements of the post -stage system because of the low output power and the not adjustable phase -lock frequency, thus the infrared thermography is not clear enough,and the results of image analysis are not ideal. Many products can not meet the requirement of the light intensity for the poststage system. Through analyzing the demands for lock -in thermography ( LIT ) , and based on electricity and electronics,by adopting power components,a new type of ES of infrared thermal imaging( ITI) detection is designed with a maximum output AC voltage of 250 V and current of 10 A. The structure, parameter calculation, working process, and principle of the LIT ES in the ITI NDT system are described in detail. Experiment has been carried out to test and validate. The high power ES is applied to the field of IRT NDT,it reduces the difficulty of data collection of the sequential heat wave signal in the post-stage system,which helps to analyze the defects more accurately. The next step is to achieve the multi-level parallel system with higher output power.%近年来,我国航空航天、车辆工程及船舶制造业发展迅速,对产品加工工艺及性能指标的要求不断提高.无损检测(NDT)技术也因此越来越受到重视.其中,红外热成像(IRT)无损检测技术作为潜力巨大的无损检测与评估技术,正受到广泛关注.传统的锁相热激励源(ES)由于输出功率低、锁相频率不可调,导致红外热像仪采集不清晰、图像分析效果不理想,很多产品已不能满足后级系统对光照强度的要求.通过对光锁相热成像(LIT)需求的分析,从电力电子的角度入手,采用功率器件搭建创新型拓扑,设计了一种最大输出交流电压250 V、电流10 A的新型大功率红外热成像(ITI)检测热激励源.详细叙述了该锁相热成像激励源的构成、参数计算及工作过程、原理,并通过试验对其进行了测试和验证.将该大功率激励源应用于红外热成像无损检测领域,降低了后级系统对时序热波信号进行数据采集的难度,有利于对缺陷进行更精确的分析.后期将实现系统多级并联,使其输出更高功率,满足红外热成像无损检测系统对更大功率激励源的需求.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2017(038)010【总页数】5页(P91-95)【关键词】红外热成像;无损检测;锁相热成像;激励源;FPGA;桥式电路;大功率;频率可调【作者】李浩然;朱玉玉;武丽【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川绵阳 621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳 621010;电子科技大学自动化工程学院,四川成都 611731;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳 621010【正文语种】中文【中图分类】TH89;TP23红外热成像无损检测是一项潜力巨大的新兴无损检测技术。
基于FPGA的红外图像处理算法的测试系统张智勇;杨晨;刘海桥;刘林;张筱松;丁召【摘要】For recognizing and extracting useful information in infrared image,infrared system usually processes the collected data by different algorithms. With the continuous development of infrared technology,many kinds of image processing algorithms have been developed. Except conventional image processing algorithms,pseudo-color coding is usually adopted for improving the eye recognizing ability to infrared image. For selecting the optimal infrared image processing algorithm in practical application,testing system of infrared image processing algorithm based on FPGA is designed and it is a useful tool to evaluate various algorithms. Common infrared related and self-defined algorithms for testing pseudo-color coding are integrated in the system,and display terminal is used to verify infrared data in real-time. Through testing experiment of rainbow coding,hot-metal coding as well as image sharpening algorithm,the prac-ticality of the testing system is demonstrated.%为识别和提取红外图像中的有用信息，红外系统常采用各种算法处理采集到的数据。
红外热成像无损检测技术现状及发展随着红外技术的发展，近年来出现了一种新的无损检测技术——红外热成像无损检测技术（又称红外热波无损检测技术）。
它是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器以及土木工程等多方面的应用具有重要意义。
标签：红外热成像；无损检测技术一、红外热成像检测特点（1）安全性极强。
由于红外检测本身是探测自然界无处不在的红外辐射，所以它的检测过程对人员和设备材料都丝毫不会构成任何危害，而它的检测方式又是不接触被检目标，因而被检目标即使是有害于人类健康的物体，也将由于红外技术的遥控探测而避免了危险。
（2）被动式。
不需要配置辐射源，完全利用目标自身的热辐射来成像。
（3）全天候。
既可以在白天工作，更重要的是能在夜间工作。
（4）全场性。
不同于一般的红外测温方法只能显示物体表面某一区域或某一点的温度值，热像仪则可以同时测量物体表面各点温度的高低，并以图像形式显示出来。
通过分析不同温度区域特征，达到对目标的健康状态的检测和诊断。
（5）较高的温度分辨率。
现代的热像仪最高的温度分辨率可以达到10-3K 级。
因此只要有小的温度差异，就可以被检测出来。
二、红外热成像无损检测技术现状（一）光脉冲热成像技术分为反射式和透射式两种。
它是利用高能脉冲闪光灯对被检物表面进行热激励，瞬间在试件表面形成一层平面热源，并以热波的形式在其中传播。
如果试件内部有缺陷（脱粘、分层等），会使该处热波的传播形式发生改变，从而引起试件表面温场的变化。
同时用热像仪捕捉这个变化的过程，找到缺陷的位置和形状。
此外，热图序列还包含了温场变化的时间信息，通过相应的数据处理算法，可以实现缺陷属性识别、缺陷深度定量测量等。
該方法是最为经典、成熟的方法，其优点是非接触、检测速度快。
但该方法也受试件表面红外发射率、试件几何形状以及加热均匀性的影响。
（二）超声激励红外热成像超声激励红外热成像又叫做振动红外热成像，该方法是利用超声能量作为热激励源，将20～40kHz的超声波耦合进试件。
红外热成像无损检测技术原理分析作者：李媛媛李保志段立军来源：《中国科技博览》2016年第03期[摘要]红外热成像无损检测技术可实现对金属、非金属及复合材料中存在的裂纹等缺陷进行检测，具有非接触、检测面积大、速度快、在线检测等优点。
通过介绍几种对红外检测诊断产生不利影响的因素，并对检测过程中如何减小这些不利影响进行简单说明，从理论上证明该项技术的可行性。
[关键词]红外无损检测；表面温度；红外辐射；热传导中图分类号：TP274.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0363-01红外热成像无损检测技术是近年来应用逐渐广泛的一种新兴检测技术。
作为一种非接触的无损检测手段，广泛应用于航空航天、机械、医疗、石化等领域.常规的无损检测技术例如超声波探伤、射线探伤、磁粉和渗透探伤等的研究已经很成熟，但仍存在高空、地下架设等无法满足检测要求的情况，具有一定局限性。
红外热成像无损检测技术的创新性在于使用红外测温的方式，不接触被测物体，不破坏温场，以热图像的形式直观准确的反映物体的二维温度场分布，使材料表面下的物理特性通过其表面温度变化反映出来。
近几年红外无损检测技术飞速发展，已经成为传统检测方式如激光、超声等技术的补充及替代。
该技术也可以与其他检测方式相结合以提高检测的精确度及可靠性。
与传统的检测方式相比，该技术的特点如下：（1）适用范围广，可检测金属及非金属材料；（2）测量结果的可视性，可以通过图像显示测量结果：（3）非接触式测量，不会对物体造成污染：（4）检测面积广，可对大型设备进行整体观测；（5）检测设备携带方便，适用于现场在线检测；（6）检测速度快。
一、红外热成像无损检测原理（一）基本原理红外热成像无损检测技术是根据红外辐射的基本原理，通过红外辐射的分析方法对物体内部能量流动情况进行测量，使用红外热成像仪显示检测结果，对缺陷进行直观上的判定。
此方法以热传导理论和红外热成像理论为基础。
房屋外墙结构检测方案红外热成像技术的应用与优势房屋外墙结构检测方案：红外热成像技术的应用与优势随着建筑行业的快速发展和住房需求的增加，房屋建设工程的质量和安全问题越来越受到重视。
而房屋外墙结构作为承载房屋自身及其附加荷载的关键构件，其可靠性与安全性直接关系到建筑物的使用寿命和居民的生命财产安全。
因此，对房屋外墙结构的定期检测与评估变得尤为重要。
在诸多检测方案中，红外热成像技术以其非接触、高效、准确的特点，成为了一种先进的、被广泛应用于房屋外墙结构检测的方法。
本文将探讨红外热成像技术在房屋外墙结构检测中的应用与优势。
一、红外热成像技术概述红外热成像技术是一种应用红外热辐射原理进行物体表面或其内部缺陷检测的无损检测方法。
其基本原理是物体受到热辐射能量的激发后，将产生不同的能量反射，通过红外热像仪将红外图像转化为可见光图像，从而实现对物体表面或内部缺陷的检测。
二、红外热成像技术在房屋外墙结构检测中的应用1. 检测墙体温度异常红外热成像技术可通过分析墙体表面的温度分布情况，快速准确地发现墙体温度异常现象。
在房屋外墙结构中，墙体温度异常可能表明存在隐蔽的质量问题，比如渗漏、漏水、保温层脱落等。
红外热成像技术能够快速扫描整个墙体并生成热成像图，将异常区域清晰可见，为及时发现和及时修复墙体问题提供了有效手段。
2. 检测墙体裂缝墙体裂缝是房屋外墙结构中常见的问题，对房屋的稳定性和安全性带来潜在威胁。
传统的检测方法需要人工观察和测量，费时费力且易产生误差。
而红外热成像技术通过检测墙壁表面温度差异，能够精确识别出微小的裂缝和隐形裂缝，实现对墙体裂缝的快速定位和定量评估。
3. 检测保温层破损保温层在房屋外墙结构中起到很重要的隔热保温作用，保证了室内温度的舒适性和能源的节约。
红外热成像技术能够迅速检测墙体保温层的热阻性能，通过分析保温层表面的热传导差异，判断保温层是否存在破损或缺陷。
这对于及早发现保温层问题，避免能源的浪费，具有重要意义。
建筑外墙围护系统是建筑的重要组成部分，一般由结构墙体、粘结或锚固组件、保温层、装饰层组成，不仅承担建筑防护、保温隔热、装饰等建筑功能，还需抵御来自外部自然环境的不利影响，因此在长期的服役下，外墙的保温层和装饰层开裂、松动、脱落时有发生，已经成为城镇建筑的安全隐患重要风险源。
特别是外墙外保温层的脱落，石材幕墙基于爬墙机器人搭载高频雷达外墙保温装饰连接构造成像技术研究王万金，袁玉，闫海鹏（中国建筑科学研究院，建筑安全与环境国家重点实验室，北京 100013）WANG Wan-jin,YUAN Yu,YAN Hai-peng(China Academy of Building Research, State Key Laboratory of Building Safety and Environment,Beijing 100013, China)Research on Structural Imaging Technology of External Wall InsulationDecoration Connection Based on High Frequency RadarMounted on Wall Climbing Robot【摘要】针对高层和超高层建筑外墙外保温装饰层的连接构造探测难的问题，试验验证了基于爬墙机器人搭载高频雷达探测仪进行成像扫描检测的可行性，通过搭建典型外墙外保温构造进行了高频雷达探测成像的验证性测定，表明高频雷达爬墙机器人可实现精准的外墙保温板粘结构造的透射成像和定量化的测定。
通过在实际的薄抹灰保温构造、轻质抹灰砂浆构造和石材幕墙3类工程上测定，表明该装备可在高层和超高层建筑上安全、方便、精准地对保温装饰层的隐蔽粘结构造进行无损的定量化成像探测，特别对石材幕墙的龙骨锚固成像进行了实际探测，取得了良好的成像效果，为建筑外墙装饰层与墙体结构连接质量和安全健康评估提供了解决方案。
锁相红外热像技术在焊接构件疲劳性能研究中的应用_赵延广锁相红外热像技术在焊接构件疲劳性能研究中的应用赵延广，郭杏林，任明法，樊俊铃大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系工业装备分析国家重点实验室大连 116024摘要：以国产某型号离心压缩机叶轮叶片真实工况为依托，采用传统疲劳试验方法确定了焊接构件的S-N 曲线，并运用锁相红外热像技术对该构件疲劳性能进行研究。
通过红外热像法确定的疲劳极限与传统疲劳试验结果接近，却可以大大节约时间。
关键词：焊接；锁相；红外热像法；疲劳；Research on fatigue test of welded specimen using lock-in thermography methodYanguang Zhao, Xinglin Guo, Mingfa Ren, Junling FanState Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian116024, ChinaAbstract: Based on the real working status of impeller blades of a domestically produced centrifugal compressor, S-N curve of the welded component is determined by using traditional fatigue test. In parallel, fatigue property of the component is also studied by using lock-in thermography. By using infrared thermography, the result gained is nearly as accurate as that was gained in traditional fatigue test. However, in this case, plenty of time was saved.Keywords: welded; lock-in; infrared thermography; fatigue 引言大型离心压缩机是高端产品，是衡量一个国家重大装备制造业发展水平的标志之一[1]。
基于红外图像技术的钢构材料无损检测方法的研究红外辐射成像技术作为无损检测的新手段，其原理及应用的研究逐步成为无损检测领域的重要课题。
北方交通大学和西安交通大学在国家自然基金帮助下于上世纪90年代初先后成功研制出脉冲加热式红外成像无损检测系统。
在该系统的帮助下，对金属、非金属材料探伤研究有了长足的进步，并于2003年该项技术列入了国家863高科技发展计划。
目前，红外辐射检测已在无损检测领域广泛的应用，如对复合材料、薄平板结构等。
而在一些发达国家，该技术已经广泛应到飞机复合材料构件内部缺陷以及胶接质量、蒙皮铆接质量等现实工程当中［1］。
目前钢板探伤多采用超声波初探确定是否有缺陷，之后再利用射线对有缺陷的钢板进行缺陷的定位与定型。
虽然传统方法能够较为准确地对缺陷进行定位，但它们存在射线探伤十分危害人体健康的缺点。
应用红外无损检测技术对钢板内部缺陷进行研究具有很重要理论研究意义工程实际应用价值。
1热传导数学模型的建立无损检测的理论依据是红外测温原理，即研究被测物体表面温度场的变化。
而表面温度场与被测物体内部热平衡有关。
例如对被测物体注入恒定热流，如样品内部存在缺陷时，由于缺陷区与无缺陷区的热扩散系数不同，就会使样品表面对应位置的温度存在差异。
利用样品表面的温度差异变化，就能够达到检测样品内部缺陷的性质、形状、大小和深度的目的。
虽然被检测的钢板是三维的，但在求解缺陷深度问题时，只需要考虑注入热流后温度沿X轴方向的一维热传导情况，即厚度方向的传递，忽略热流的横向扩散。
如图1所示，图中φ为注入热流，L表示缺陷深度，T（x，t）为对应时刻某点的温度值。
由传热学知识可得到以为情况下热传导的微分方程：ρc鄣T鄣t＝k鄣2T鄣x2（1）其中ρ为钢板的密度；c为钢板的比热容；k为钢板的导热率。
结合热传导方程的边界条件，可分别解出有缺陷处和无缺陷处温度随时间变化的关系，表示为：T（x，t）＝wπρkt姨e－ρcx24kt（2）将x＝0代入(2)式可得热源作用后无缺陷处钢板表面温度随时间变化关系为：T（0，t）＝wπρckt姨（3）当热能传播到缺陷处时，缺陷将阻碍其继续扩散，此时它将会反向传播。
基于红外热成像技术探究八段锦“左右开弓似射雕”的作用原理韩自荣1,2,孟 捷1,田思玮2,3,谢继鼎2,宋 军2,闪增郁2,蔡 睿4,代金刚2(1.北京中医药大学第二临床医学院,北京100078;2.中国中医科学院医学实验中心,宋军全国名老中医药专家传承工作室,北京100700;3.中国中医科学院中药研究所,北京100700;4.北京好来医学科技有限公司,北京100700) [摘要]探究习练“左右开弓似射雕”对平人脏腑功能及肺经穴位温度的影响。
2020年10月—年2月招募健康受试者40例,采用随机数字表法分为试验组与空白组。
在保持原有生活习惯的基础上,试验组习练“左右开弓似射雕”,每天练习30min ,每周不少于4d ,空白组不习练任何动作。
分别于入组后习练前(干预前)、干预12周后采用FILR SC660型红外热像仪采集2组受试者的正面、背面、左侧面、右侧面全身的红外热像图,分析比较2组受试者脏腑温度与肺经特定穴位温度。
依据脱落剔除标准脱落1例,最终纳入39例,其中试验组20例,空白组19例。
干预12周后,试验组各脏腑温度均较干预前明显升高(P 均<0.05),空白组则呈现下降趋势,且除脾、胃、肺脏外差异均有统计学意义(P 均<0.05);干预12周后,试验组各脏腑温度均明显高于同期空白组(P 均<0.05)。
干预12周后,试验组左右中府穴、左右尺泽穴、左右太渊穴以及左孔最穴、左列缺穴温度均较干预前明显升高(P 均<0.05),空白组的左右孔最穴、左右列缺穴、左右中府穴、左右尺泽穴、左右太渊穴温度均较干预前明显降低(P 均<0.05);干预12周后,试验组左右孔最穴、左右列缺穴、左右中府穴、左右尺泽穴与左侧太渊穴温度均明显高于空白组(P 均<0.05)。
“左右开弓似射雕”可以提升平人上焦心肺的脏腑温度与肺经特定穴温度,对心肺功能的协调与肺经气血运行具有调节作用。
一种增强细节的红外图像处理算法王合龙;边栓成【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》【年(卷),期】2018(016)001【摘要】Considering losing detail characteristics of infrared image transform,an algorithm combining frequency domain filtering,Automatic Gain Control(AGC) and histogram equalization is analyzed. Based on calculating the main parts and detail parts of original 14 bit infrared image,the details of image are enhanced through combining different data. The simulation results prove that the proposed algorithm is effective.%针对常规的红外图像变换算法容易造成图像细节模糊的问题,提出了采用频域滤波与自动增益控制(AGC)算法、直方图均衡结合的改进算法.通过对14 bit原始红外图像数据的整体部分与细节部分分别处理,并进行加权组合,实现了对红外图像细节的增强.最后通过数学仿真进行了验证和评价.【总页数】4页(P139-142)【作者】王合龙;边栓成【作者单位】中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471009;中国航空工业集团公司光电控制技术重点实验室,河南洛阳 471009;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471009【正文语种】中文【中图分类】TN391【相关文献】1.一种增强细节的红外图像处理算法 [J], 王合龙;边栓成;2.一种增强细节的红外图像处理算法 [J], 王合龙;边栓成;;;3.一种结合PE的高动态范围红外图像压缩及细节增强算法 [J], 葛朋; 杨波; 洪闻青; 王晓东; 刘传明; 苏兰; 苏俊波4.一种改进的基于频域的红外图像细节增强方法 [J], 刘洁; 云利军; 龙晖; 王坤5.一种基于BEEPS滤波的红外图像细节增强算法 [J], 唐骏;高志强;顾鑫;朱家乙;沙怡中;张耀芹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
