一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法及系统
专利汇可以提供一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种互相关 涡流 热成像 缺陷 检测和 层析成像 方法及系统。系统可在脉冲、 锁 相、调频、调相等模式下工作，产生不同的调制 信号 ，通过调制高频交流信号生成不同的 激励信号 ，以对被检对象进行 感应加热 ，同时记录被检对象表面随时间变化的 温度 信息作为检测数据。采用或产生特定信号作为参考信号，对检测数据与参考信号实施互相关 算法 ，实现 脉 冲压 缩 ，得到检测数据与参考信号在不同时刻的同相、 正交 、幅值和 相位 等匹配信息。从匹配信息中提取特征值，增强检测 信噪比 ，提高内部缺陷检测能 力 ，抑制表面发射率变化，实现被检对象的层析成像。该方法及系统可应用于航空航天、新材料、石油化工、核电、 铁 路、 汽车 、特种设备、机械、 冶金 、土木建筑等领域的装备 无损检测 、材料表征评估、产品 质量 控制和结构健康监测。，下面是一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法及系统专利的具体信息内容。
1.一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法及系统，其特征在于，系统可工作在脉冲、锁相、调频、调相等模式下，通过调制高频交流信号生成不同的激励信号，对被检对象进行感应加热，同时记录被检对象表面随时间变化的温度信息作为检测数据；采用或产生特定信号作为参考信号，对检测数据与参考信号实施互相关算法，实现脉冲压缩，得到检测数据与参考信号在不同时刻的同相、正交、幅值和相位等匹配信息；从匹配信息中提取特征值，增强检测信噪比，提高缺陷检测能力，抑制表面发射率变化，实现被检对象的层析成像。
2.根据权利要求1所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像系统，其特征在于，主要包括：控制器、高频电流产生模块、调制信号产生模块、热像仪、调制模块、驱动模块、加热线圈、被检对象、计算机、互相关算法等模块。
3.根据权利要求2所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像系统，其特征是：系统可工作在脉冲、锁相、调频、调相等模式下，并分别产生矩形波信号、正（余）弦波信号、频率调制信号或相位调制信号等调制信号，对高频交流信号进行调制之后感应加热被检对象。
4.根据权利要求2所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像系统，其特征是：系统产生的调制信号的频率、幅值、周期等参数是可以调整的，可以是单周期、多周期，也可以是渐变式多周期。
5.根据权利要求2所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像系统，其特征是：对参考信号与检测数据实施互相关算法之后得到特征值，以便对被检对象进行缺陷检测和层析成像。
6.根据权利要求1所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法，其特征在于包括如下步骤：
1)采用控制器使高频电流产生模块、调制信号产生模块和热像仪同时开始工作，并选择脉冲、锁相、调频、调相等工作模式；
2)高频电流产生模块产生连续的高频交流信号；
3)调制信号产生模块产生矩形波信号、正（余）弦波信号、频率调制信号或相位调制信号等调制信号；
4)调制模块把高频交流信号和调制信号进行幅度调制产生激励信号；
5)驱动模块把激励信号施加到加热线圈；
6)加热线圈产生交变电磁场，并在被检对象中感应出涡流，加热被检对象；
7)热像仪记录被检对象表面随时间变化的温度信息，作为检测数据，并把检测数据传输给计算机；
8)选取或产生特定信号作为同相参考信号；
9)通过希尔伯特变换产生与同相参考信号相位相差90度的正交参考信号；
10)把同相参考信号和正交参考信号进行快速傅里叶变换和复共轭运算，得到频域同相参考信号和频域正交参考信号；
11)把检测数据中某一像素点的温度变化作为检测信号，进行快速傅里叶变换，得到频域检测信号；
12)把频域检测信号与频域同相参考信号进行乘法运算之后，再进行逆快速傅里叶变换和实部运算得到同相信息；
13)把频域检测信号与频域正交参考信号进行乘法运算之后，再进行逆快速傅里叶变换和实部运算得到正交信息；
14)通过同相和正交信息计算得到互相关之后的幅值和相位信息；
15)把检测数据中所有像素点的温度信号重复步骤11）～14），得到所有像素点的同相、正交、幅值和相位信息；
16)从所有像素点的同相、正交、幅值和相位信息中提取合适的特征值，生成新的图像，实现内部缺陷检测，抑制发射率变化，实现层析成像；
17)把检测数据中所有像素点的同相、正交、幅值和相位信息与无缺陷区域检测信号的同相、正交、幅值和相位等信息分别进行差分处理，增强检测效果。
7.根据权利要求6所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法，其特征是：可以把调制信号、无缺陷区域检测信号、某一像素点的温度变化或者几个像素点的平均温度变化作为同相参考信号，并通过希尔伯特变换得到正交参考信号。
8.根据权利要求6所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法，其特征是：参考信号与检测信号的互相关算法是通过希尔伯特变换、快速傅里叶变换、复共轭运算、乘法运算、逆快速傅里叶变换和实部运算等实现的。
9.根据权利要求6所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法，其特征是：经过互相关算法得到的幅值和相位特征值可以改进信噪比、增强缺陷检测效果、评估缺陷深度和实现层析成像，相位特征值还可以抑制表面发射率变化。
10.根据权利要求6所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法，其特征是：可以把一系列具有不同延迟时间的短时脉冲作为参考信号，并分别与检测信号进行互相关算法，实现被检对象的层析成像。
11.根据权利要求6所述的一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法，其特征是：可以采用多周期或渐变式多周期调制信号与高频交流信号进行幅度调制，产生多周期或渐变式多周期的激励信号反复加热被检对象，经互相关算法之后可以提高检测信噪比。
一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法及系统
技术领域
背景技术
发明内容
2)高频电流产生模块，用于产生连续的高频交流信号；
3)调制信号产生模块，用于产生矩形波信号、正（余）弦波信号、频率调制信号或相位调制信号等调制信号；
4)热像仪，用于记录被检对象表面随时间变化的温度信息，并把检测数据传输给计算机；
5)调制模块，用于幅度调制高频交流信号和调制信号产生激励信号；
6)驱动模块，用于把激励信号功率放大并施加到加热线圈；
7)加热线圈，用于产生交变电磁场，加热被检对象；
8)被检对象，被检测的对象，可以为导电材料，如碳纤维复合材料、金属基复合材料，可以为含有导电材料的工件；
9)计算机，用于存储、显示、处理和分析数据；
10)互相关算法，用于设定参考信号，并计算参考信号与检测信号在不同时刻的匹配信息。主要包含希尔伯特变换、快速傅里叶变换、复共轭运算、乘法运算、逆快速傅里叶变换等模块。
2)高频电流产生模块产生连续的高频交流信号；
3)调制信号产生模块产生矩形波信号、正（余）弦波信号、频率调制信号或相位调制信号等调制信号；
4)调制模块把高频交流信号和调制信号进行幅度调制产生激励信号；
5)驱动模块把激励信号功率放大并施加到加热线圈；
6)加热线圈产生交变电磁场，并在被检对象中感应出涡流，加热被检对象；
7)热像仪记录被检对象表面随时间变化的温度信息，作为检测数据，并把检测数据传输给计算机；
8)选取或产生特定信号作为同相参考信号；
9)通过希尔伯特变换产生与同相参考信号相位相差90度的正交参考信号；
10)把同相参考信号和正交参考信号进行快速傅里叶变换和复共轭运算，得到频域同相参考信号和频域正交参考信号；
11)把检测数据中某一像素点的温度变化作为检测信号，进行快速傅里叶变换，得到频域检测信号；
12)把频域检测信号与频域同相参考信号进行乘法运算之后，再进行逆快速傅里叶变换和实部运算得到同相信息；
13)把频域检测信号与频域正交参考信号进行乘法运算之后，再进行逆快速傅里叶变换和实部运算得到正交信息；
14)通过同相信息和正交信息计算得到互相关之后的幅值和相位信息；
15)把检测数据中所有像素点的温度信号重复步骤11)～14)，得到所有像素点的同相、正交、幅值和相位等信息；
16)从所有像素点的同相、正交、幅值和相位信息中提取合适的特征值，实现内部缺陷检测，抑制发射率变化，实现层析成像；
17)把检测数据中所有像素点的同相、正交、幅值和相位等信息与无缺陷区域检测信号的同相、正交、幅值和相位等信息分别进行差分处理，可以增强缺陷检测和层析成像效果。
附图说明
23-激励信号；24-同相参考信号；25-正交参考信号；26-无缺陷区域检测信号；27-检测信号；28-频域同相参考信号；29-频域正交参考信号；30-频域检测信号；31-检测数据；32、
33和34-三个短时脉冲。
具体实施方式
2)高频电流产生模块2产生连续的高频交流信号21，频率范围通常为几十千至几兆赫兹；
3)调制信号产生模块3根据工作模式产生调制信号22。脉冲工作模式下，调制信号产生模块3产生矩形波调制信号；锁相模式下，调制信号产生模块3产生正（余）弦波调制信号；调频模式下，调制信号产生模块3产生频率调制信号；调相模式下，调制信号产生模块3产生相位调制信号。脉冲、锁相、调频工作模式下的矩形波、正弦波和线性调频等调制信号的波形分别如图2（A）、（B）和（C）所示；
4)调制模块5把高频交流信号21和调制信号22进行幅度调制，生成激励信号23，脉冲、锁相、调频等三种工作模式下的激励信号波形分别如图2（D）、（E）和（F）所示；
5)驱动模块6把激励信号23施加到靠近被检对象8的加热线圈7；
6)加热线圈7产生交变电磁场，并在被检对象8中产生感应涡流，继而加热含有缺陷9的被检对象8；
7)热像仪4记录被检对象8表面随时间变化的温度信息作为检测数据31，并把检测数据31传输给计算机10，脉冲、锁相、调频等三种工作模式下的检测信号27和无缺陷区域检测信号26的波形分别如图2（G）、（H）和（I）所示；
8)设定同相参考信号24：选取调制信号22或无缺陷区域检测信号26作为同相参考信号24，也可以选择某一像素点的温度变化或者几个像素点的平均温度变化作为同相参考信号24；
9)获得正交参考信号25：把同相参考信号24进行希尔伯特变换11产生与同相参考信号24相位相差90度的正交参考信号25；
10)把同相参考信号24、正交参考信号25分别进行快速傅里叶变换12和复共轭运算
13，得到频域同相参考信号28和频域正交参考信号29；
11)把检测数据31中某一像素点的温度变化作为检测信号27，进行快速傅里叶变换
12，得到频域检测信号30；
12)把频域检测信号30与频域同相参考信号28进行乘法运算14之后，进行逆傅里叶变换15和实部运算16，得到同相17；
13)把频域检测信号30与频域正交参考信号29进行乘法运算14之后，进行逆傅里叶变换15和实部运算16，得到正交18；
14)通过同相17和正交18计算得到幅值19和相位20：对同相17和正交18的平方和进行开根号得到幅值19；对正交18和同相17的商进行反正切运算得到相位20；
15)把检测数据31中所有像素点的温度变化依次作为检测信号27，重复步骤11)～
14)，得到所有像素点的同相17、正交18、幅值19和相位20等信息；
16)从所有像素点的同相17、正交18、幅值19和相位20信息中提取合适的特征值。以幅值19为例，做出“幅值-延迟时间”曲线，提取幅值最大值、幅值最小值、最大值时间（幅值达到最大值的延迟时间）、最小值时间（幅值达到最小值的延迟时间）、过零点时间（幅值达到零点的延迟时间）、不同延迟时刻的幅值等特征值。由于相关法提高了能量聚集，这些特征值可以增强信噪比，提高内部缺陷的检测能力；最大值时间等以时间为单位的特征值的大小与缺陷深度相对应，可以评估缺陷深度，实现层析成像；相位20信息中提取的特征值可以抑制表面发射率变化；
17)把检测数据31中所有检测信号27的同相17、正交18、幅值19和相位20等信息与无缺陷区域检测信号26的同相17、正交18、幅值19和相位20等信息进行差分处理（减法运算）后得到新的特征值，可以进一步增强检测效果。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种可变帧率的激光吸收光谱层析成像系统 | 2020-05-08 | 885 |
| 一种基于感应光热辐射的光伏电池无损检测方法及系统 | 2020-05-13 | 700 |
| 一种亚表面纳米尺度失效行为显微成像的装置 | 2020-05-20 | 346 |
| 一种光热外差显微成像检测系统与方法 | 2020-05-16 | 782 |
| 太阳能电池微缺陷的锁相热成像层析表征系统与方法 | 2020-05-19 | 836 |
| 二维磁场探针台测量系统 | 2020-05-23 | 152 |
| 一种基于电声效应的电子束增材制造原位检测方法和装置 | 2020-05-17 | 56 |
| 一种基于锁相放大的不透明材料的带通发射率测量装置 | 2020-05-24 | 801 |
| 太赫兹共焦显微成像系统 | 2020-05-17 | 462 |
| 레이저 위상잠금 열화상기법을 이용한 열확산 검출장치 | 2020-05-22 | 429 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
