由于真实实验中存在噪音,并且噪音具有不确定性,仅通过红外热像仪拍摄的原始图片不能够清晰直观地检测出缺陷的位置及大小。为了得到更清晰直观的温度场图像,我们发展了新的后处理方法来去除噪音。
对于粗扫描阶段的热图像,本文提出了三种全新的后处理方法:构造全场定向载波温度场并减去方法、热源附近加窗三时刻求振幅去噪方法和自适应变权重滤波方法;通过三种方法的后处理,得到全场范围内去掉包括边缘噪音在内热响应后的缺陷响应图像。
对于细扫描阶段的热图像对于面状光源扫描后的温度场,借鉴并优化李艳红等发展的红外热波脉冲相位法,对扫描区域内的红外热图序列中所有像素点在时间序列上进行离散傅里叶变换,即:
Eq.2中,T(k)为第k帧红外热图像的温度场,Δt为采样间隔,n为离散后的频率增量(n=1,2,...,N),Ren,Imn分别为变换后的复数的实部和虚部。
在频率n处的幅值An和相位φn分别为:
求解出所有时刻温度场图像在给定频率下的振幅场和相位场,再借鉴粗扫阶段中构造全场定向载波温度场并减去的方法,对振幅场和相位场进行后处理,得到疑似缺陷的微区域内的缺陷响应相位场和振幅场。
四、实验结果
按照三中提及的后处理方法对采集到的热图像进行后处理,分别得到粗扫描的去除噪音的温度热响应图像及细扫描阶段的去除噪音后的振幅场热响应图像和相位场热响应图像。结果图如图2所示。
图2 粗扫描阶段的检测原理图
五、结论
针对TBC产生的脱粘缺陷,本文发展了线激光快速扫描热成像方法(Linear Laser Fast Scanning Thermo graphy,LLFS),利用激光打标机和热像仪搭建了简便的TBC脱粘缺陷快速检测系统。使用线激光扫描的方式对TBC试件进行粗扫描和细扫描,对扫描到的图像发展了全新的可视化热图像分析算法,如在粗扫阶段发展的构造定向载波温度场降噪法、加窗三时刻振幅去噪法、自适应变权重边缘滤窗法等,以及在细扫阶段的微区范围内求脉冲时间振幅与相位法等。文中开展了一系列模拟脱粘的TBC缺陷检测实验,验证实验表明,在粗扫阶段LLFST方法可以快速清晰的检测出特征尺寸在2mm的模拟脱粘缺陷;而在细扫阶段,可以高效率的检测出特征尺寸为1mm的模拟脱粘缺陷。