[发明专利]一种互相关涡流热成像缺陷检测和层析成像方法及系统

权利要求书

1.一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，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、计算机、互相关算法模块，系统工作在脉冲、锁相、调频或调相模式下，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，还设置有移动装置控制被检对象以一个固定的速度经过加热线圈和热像仪；或者，保持被检对象位置不变，以移动装置控制加热线圈和热像仪以一个固定的速度经过被检对象；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，系统工作在脉冲、锁相、调频或调相模式下，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，对高频交流信号进行调制之后感应加热被检对象，系统产生的调制信号的频率、幅值、周期参数是单周期或多周期，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。

2.应用于权利要求1所述系统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；

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、幅值和相位信息分别进行差分处理，增强检测效果。

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方法，其特征是：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。

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实现的。

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方法，其特征是：经过互相关算法得到的幅值和相位特征值改进信噪比、增强缺陷检测效果、评估缺陷深度和实现层析成像，相位特征值抑制表面发射率变化。

6.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方法，其特征是：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。

7.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方法，其特征是：采用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，经互相关之后提高检测信噪比。