设备或零件的内部故障及缺陷的定量红外识别理论与快速识别算法研究

The fast thermographic identifaction algorithm of the subsurface fault/defect is not only an urgent needed theoretical basis for quantitative thermographic nondestructive testing, but a frontier in the field of inverse heat transfer problem.Due to calculational complexities of this inverse problem,no research on fast algorithm has been reported up to now.Based on theories of thermographic nondestructive testing and inverse heat transfer problem and our related pre-research, this project, focusing on the fault/defect identification problem of three main categories,aims to develop fast identification algorithms under the guidance of the idea of combining the method optimization of the thermographic nondestructive insepction with the algorithm research and that of the problem transformation, in order to speed up the development of the quantitative thermographic nondestructive inspection technique.In addition, the theory and algorithm of the fault/defect identification when the thermal property of the fault /defect has not much difference with the surrounding material,the definition of the boundary conditions, and the problems when the developped algorithms are applied in pratical work are studied. The effectivness and efficiency of developped fast algorithms are certified by both numerical and experimental test cases.

设备或零件表面下的各类内部故障和缺陷的快速红外识别算法研究不仅是推动红外无损检测技术定量化发展迫切需要的理论基础，也是传热反问题理论研究的前沿。然而由于该类几何反问题的复杂性，国内外在快速算法方面的研究还是空白。本题基于红外无损检测理论和传热反问题理论，在原有相关缺陷检测与识别研究的基础上，针对三大类主要故障及缺陷类型，利用本课题组提出的红外检测方式优化与定量缺陷识别相结合进行研究的思想以及识别问题转化等求解方法，对各类内部故障和缺陷的快速识别算法进行系统地研究，达到可以直接应用于工程实际的目的，从而真正推动定量红外无损检测技术的发展。此外，本题还对表面下缺陷或故障与周围试件材料属性差异较小时的识别理论与方法、特殊边界条件的处理方法、算法的实际应用问题及处理方案等进行研究。本题快速识别算法通过数值验证和实验验证来检测算法的有效性和高效性。

设备或零件表面下的各类内部故障或缺陷的快速红外识别算法研究不仅是推动红外无损检测技术定量化发展迫切需要的理论基础，也是传热反问题理论研究的前沿。然而.由于该类几何反问题的复杂性，国内外在快速算法方面的研究还是空白。本题基于红外无损检测理论和传热反问题理论，在原有相关缺陷检测与识别研究的基础上，针对三大类主要故障及缺陷类型：发热型内部缺陷、内表面缺陷以及孤立试件内部多缺陷，利用本课题组提出的红外检测方式优化与定量缺陷识别相结合进行研究的思想以及识别问题转化等求解方法，分别提出了一系列高效、快速的识别方法。算法通过数值实验以及实验室实验进行了验证。该研究对于完善传热反问题理论以及推动红外无损检测技术定量化发展均具有重要的理论和应用价值。