無(wú)損檢測(cè)

時(shí)間：2023年07月29日     發(fā)布人：

由于太赫茲技術(shù)的安全性、高分辨率和無(wú)接觸非破環(huán)性等優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域備受關(guān)注，該技術(shù)在檢測(cè)領(lǐng)域主要可分為以下兩個(gè)方面：（1）缺陷成像：太赫茲（Terahertz, THz）成像技術(shù)在許多領(lǐng)域被視為最前沿技術(shù)之一，在無(wú)損檢測(cè)中取得了巨大進(jìn)步。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)范孟豹教授課題組在THz成像取得了相關(guān)研究進(jìn)展。2020年，該團(tuán)隊(duì)基于時(shí)域有限差分?jǐn)?shù)值模型模擬了熱障涂層不同脫粘缺陷情況下的太赫茲信號(hào)，基于支持向量機(jī)方法實(shí)現(xiàn)了缺陷自動(dòng)辨識(shí)。同年，發(fā)表了太赫茲成像技術(shù)進(jìn)展綜述論文。2021年，團(tuán)隊(duì)分析了太赫茲圖像乘性噪聲產(chǎn)生機(jī)理，提出基于同態(tài)濾波的THz圖像增強(qiáng)模型，消除了太赫茲圖像局部偽影，提高了圖像的邊緣強(qiáng)度。同年，課題組結(jié)合蜂窩材料紋理提出了新型濾波算子，稱(chēng)為苯環(huán)算子，消除了邊緣與高斯-泊松噪聲在高頻混疊現(xiàn)象，提高成像質(zhì)量。同時(shí)，撰寫(xiě)了THz超分辨率成像系統(tǒng)與信號(hào)處理技術(shù)綜述論文。（2）參數(shù)檢測(cè)：參數(shù)測(cè)量是表征材料服役與狀態(tài)關(guān)鍵一環(huán)，在無(wú)損檢測(cè)行業(yè)中備受關(guān)注。White首次使用反射式THz時(shí)域光譜系統(tǒng)對(duì)熱障涂層厚度進(jìn)行檢測(cè)，但在其研究中取熱障涂層折射率為固定經(jīng)驗(yàn)值，并不能適用不同制備工藝條件和所有服役工況下的熱障涂層；Fukuchi提出定位THz反射信號(hào)的三個(gè)反射峰，通過(guò)朗伯比爾定理獲得了熱障涂層的折射率，該方法需要THz信號(hào)的反射峰，不適應(yīng)于薄涂層與多層結(jié)構(gòu)的涂層。Krimi等人利用廣義的Rouard模型來(lái)模擬任意多層薄膜內(nèi)的太赫茲波與物質(zhì)的相互作用，然而其使用的遺傳優(yōu)化算法存在收斂速度慢、控制變量較多等問(wèn)題。 近年來(lái)，隨著人工智能方法快速，發(fā)展太赫茲與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合參數(shù)測(cè)量方法應(yīng)用廣泛。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)范孟豹教授課題組在參數(shù)測(cè)量方面取得了相關(guān)研究進(jìn)展。2020年，范孟豹教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了多層涂層太赫茲信號(hào)解析模型，提出了基于全局優(yōu)化算法減小實(shí)驗(yàn)與仿真信號(hào)間殘差，反演出涂層厚度與折射率參數(shù)。2021年，課題組提出了差分進(jìn)化自適應(yīng)教與學(xué)優(yōu)化算法，平衡全局與局部尋優(yōu)能力，準(zhǔn)確求解出熱障涂層材料參數(shù)。同年，課題組針對(duì)Fuhucki方法需要手動(dòng)定位反射的問(wèn)題，提出了將長(zhǎng)短時(shí)記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與太赫茲技術(shù)相結(jié)合，完成了時(shí)域信號(hào)中多反射峰自動(dòng)定位，實(shí)現(xiàn)熱障涂層厚度與折射率在線(xiàn)測(cè)量。2022年，團(tuán)隊(duì)從THz參數(shù)測(cè)量機(jī)理出發(fā)，分析出折射率測(cè)量需要頻域信息，據(jù)此開(kāi)展了小波時(shí)頻研究，并基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了時(shí)頻圖與厚度、折射率間數(shù)學(xué)映射。同年，團(tuán)隊(duì)提出了全新的THz參數(shù)測(cè)量視角，深入探究了THz波與熱障涂層間作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了THz信號(hào)前兩反射峰攜帶了測(cè)厚關(guān)鍵信息，闡述了實(shí)驗(yàn)與仿真信號(hào)在峰值處吻合度高的原因。據(jù)此，提出了基于模型驅(qū)動(dòng)的THzResNet網(wǎng)絡(luò)新結(jié)構(gòu)，形成了可解釋網(wǎng)絡(luò)框架，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明THzResNet能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出熱障涂層厚度，測(cè)量誤差小于1%。文獻(xiàn)引用自：范孟豹-太赫茲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用-https://www.instrument.com.cn/news/20221102/638071.shtml