● 摘要
先进复合材料正逐步成为现代新型飞机的主要结构材料，现有针对复合材料的无损检测方法基本上沿用以往金属材料的检测方法，以超声波法和声阻抗法为主，从实际情况看，此类方法并不理想。本论文研究的无损检测方法以超声热红外无损检测技术为依托，采用现代图像处理的方法，对采集的红外热图进行处理，从而实现复合材料缺陷的定性和定量分析，为复合材料的研制提供了强有力的技术支持。 论文首先介绍了超声热红外无损检测技术的工作原理和系统组成，以及超声热红外技术在复合材料无损检测中的优势。 论文选取了4块复合材料试件，根据它们各自的工艺特点分析可能产生的缺陷形式，采用超声热红外无损检测技术对试件进行实验，改变试件与超声激励枪间的压力、超声激励枪激励点的位置和红外热像仪的型号，记录实验结果，从实验结果中分析影响缺陷识别的条件。实验结果表明，条件不同，红外热图缺陷的清晰程度也不一样。超声热红外无损检测方法对复合材料表面或浅层闭合裂纹有效，而闪光灯脉冲红外热像无损检测技术则对复合材料的非闭合类缺陷有效。红外热图预处理模块是本论文的核心。对图像进行适当的预处理，可以使得图像更加便于决策和判断，而且处理的好坏，直接决定着后面缺陷的识别和定量计算。论文针对红外热图噪声的特点，采用中值滤波降噪，在配以常规的图像处理算法。针对红外图像对比度差、缺陷轮廓模糊等特点，采用具有非高斯核函数的LBF模型进行了缺陷的边缘检测。从实验结果可以看出，LBF模型相对于其它常用的边缘检测方法，能够很好的检测低对比度红外图像的目标边缘，为复合材料缺陷的定量分析奠定了基础。 最后，论文给出了复合材料的超声热红外无损检测的定量分析结果，包括缺陷的长度、宽度、周长和面积，采用标签参考法对缺陷进行标定，结果表明，此方法简单易行，定量评估算法具有较高精确度。同时，论文对整个系统的软件设计部分进行了阐述，达到了设计的要求。