第４４卷第７期 ＶＯ１．４４ ＮＯ．７ 红外与激光工程 Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎ￣ｉｎ ２０１５年７月 Ｊｕｌ＿２０１５ 基于相位的热障涂层厚度及其脱粘缺陷红外定量识别 陈林，杨立，范春利，石宏臣，赵小龙 （海军工程大学动力工程学院，湖北武汉４３００３３） 摘 要：为了促进热障涂层红外无损检测的定量检测研究，建立了轴对称圆柱坐标下的热障涂层脉 冲相位检测模型，针对研究模型，采用有限体积法求解出脉冲热激励下的温度场，将温度进行ＦＦＴ变 化得到相位分布，分析了不同因素对检测表面相位差分布的影响。在此基础上，采用ＬＭ算法研究了 轴对称圆柱坐标下对热障涂层厚度的大小和脱粘缺陷的位置进行定量化检测的方法，分析了不同因 素对检测结果的影响。研究结果表明：当不存在测温误差时，不同的初始假设、采样窗口时间下都能 得到很高的识别精度，其对定量识别的影响不大，当测温仅存在均匀误差时，涂层厚度和脱粘缺陷位 置识别精度都很高，均匀误差对识别无影响，识别结果的精度会随测温随机误差的增大而降低，但在 较大的随机误差下仍有较高的识别精度。 关键词：热障涂层； 无损检测； 脱粘缺陷； 反演识别； 脉冲相位 中图分类号：ＴＫ３８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２０１５）０７—２０５０—０７ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｂｏｎｄｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ＴＢＣ ｂｙ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈｅｎ Ｌｉｎ，Ｙａｎｇ Ｌｉ，Ｆａｎ Ｃｈｕｎｌｉ，Ｓｈｉ Ｈｏｎｇｃｈｅｎ，Ｚｈａｏ Ｘｉａｏｌｏｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｂｙ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ，ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎ ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｗａｓ ｓｏｌｖｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｆｉｎｉｔｅ ｖｏｌｕｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｐｕｌｓｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｃｃｅｐｔｅｄ ｂｙ ＦＦＴ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｏｓｉｉｏｎ ｏｆ ｔｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅｒｔｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｉｎ ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＬＭ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｈａｔｔ ｔｈｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｈｉｇｈ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉｌ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉａｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｉｔｉａｌ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｎ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｉｓ ｌｉｔｔｌｅ，ｔｈｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｈｉｇｈ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｕｎｉｆｏｒｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒ，ｕｎｉｆｏｒｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｒｒｏｒ ｗｏｕｌｄ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉｉｃａｔｆｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｏｕｌｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｎｄｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｒｒｏｒ， 收稿日期：２０１４—１１—１１： 修订日期：２０１４—１２—１７ 基金项目：国家自然科学基金（５０９０６０９９，５１４７９２０３） 作者简介：陈林（１９８６一），男，博士生，主要从事定量红外缺陷检测方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｌｉｎｈｏｎｇｈｕ＠１６３．ｃｏｍ 导师简介：杨￣（１９６２一），男，教授，博士生导师，博士，主要从事传热传质热流体学应用及量测方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｙａｎｇ３９＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｔｏｍ 第７期 陈林等：基于相位的热障涂层厚度及其脱粘缺陷红外定量识别 ２０５１ ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ａ ｈｉｇｈ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｕｎｄｅｒ ｌａｒｇｅ ｒａｎｄｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｒｒｏｒ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｈｅ ｑｕａｔｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ；ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ；ｂｏｎｄｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔ；ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ 外无损检测模型。采用有限体积法对所建立的模型进 Ｏ引言 行数值模拟，得到研究模型表厩温度场，将得到的温 度进行ＦＦＴ变换。从而得到相位，分析表面热流强度、 热障涂层（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ，ＴＢＣ）已广泛 应用于各种燃气轮机和柴油机上【”，其常见结构由陶 瓷层、粘结层和耐高温基体构成，其中陶瓷层是机械 或部件正常工作的保证．而脱粘缺陷是热障涂层常 见的缺陷之一，因此对涂层厚度及其脱粘缺陷的检 测具有重要的现实价值，对于此类问题，红外无损检 测相对于微波检测【 、超声检测【ｓ】等方法具有不接 触、适应大面积检测等优点。参考文献［４】研究了涂层 缺陷的红外检测方法，参考文献［５】对涂层厚度的检 测方法进行了研究，参考文献【６—７】通过数值模拟的 方法对热障涂层红外热无损检测的建模和热障涂层 厚度不均的热无损检测进行了研究，参考文献【４—７】 的研究都只是基于表面温度，且研究还都处于定性 阶段。远不能满足工程应用的需要，而脉冲相位检测 作为一种新的红外检测方法，相比于表面温度法，具 有对表面发射率变化和加热不均不敏感、抗反射干 扰强等优点【。＿９】，然而现有文献大都是在一维导热下 对脉冲相位检测进行研究的，而一维导热的简化处理往 往会带来较大的检测误差，所以参考文献［１０—１１］在确 定真实的缺陷时都要通过曲线拟合的方法对结果进 行修正，而这种拟合修正得到的结果属于一种半经 验的方法，有时误差很大，并且不同的检测材料需要 分别进行拟合。现有的脉冲相位检测法在缺陷定量 识别时需要准确确定峰值频率和“盲频”，但在脉冲 相位检测中。频率是一些离散的值，有时可能因频率 的细化程度不足而无法准确确定峰值频率和“盲频”， 从而难以准确定量识别缺陷，因而参考文献【ｌ２一ｌ３】 提出了对频率进行细化的不同方法，然而这种细化 后的频率值仍然是一些有限的离散值。因此，研究基 于相位的热障涂层定量检测对于提高检测精度及脉 冲相位检测的应用范围具有重要意义。 文中主要研究热障涂层厚度及其脱粘缺陷的定 量识别。针对所研究的问题建立了一个热障涂层红 涂层厚度、缺陷宽度以及调制窗口时间对相位差的影 响，在此基础上，将相位作为定量检测的依据，通过 ＬＭ反演算法实现对热障涂层厚度及其脱粘缺陷位置 的定量识别，分析了不同因素对检测结果的影响。 １红外检测正问题模型 如图ｌ所示．文中研究问题为轴对称圆柱坐标下 的热障涂层检测。模拟试件的半径总长为Ｌｒ＝２０ ＩＴｌｌｎ， 陶瓷层厚度为 ，参数 决定缺陷的深度，粘结层 的厚度为Ｌｄ＝０．１ ｍｉｎ。耐高温金属合金基体的厚度 为Ｌｓ＝２ｎｌｉｎ，在粘结层中有圆弧状的脱粘缺陷（其间 充满空气），缺陷厚度与粘结层厚度相同，为Ｌｄ＝０．１ ｎｌｉｎ， 缺陷左侧距圆柱体中心距离为Ｌｒｌ，缺陷右侧距圆柱 体边界距离为Ｌｒ２。参数Ｌｒｌ和Ｌｒ２决定缺陷的位置 大小。模型的加热面与周围空气的换热系数为 ，为 简化分析，模型侧面Ｌｒ＝２０ｉｎｌｎ处为绝热，非加热面 考虑为绝热化处理，也视为绝热，假设物体是均匀 的．各向同性，则轴对称圆柱坐标下瞬态导热偏微分 方程为： 图１ ＴＢＣ脱粘缺陷红外检测模型 Ｆｉｇ．１ Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＴＢＣ ｂｙ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １０（ｒｋ ）＋专 ㈣ ２０５２ 红外与激光工程 ４４卷 初始条件： Ｔｌ￣ｏ＝２０℃ （２） （Ｐ）＜８ （ ７） 式中：ｓ为一个给定的极小的正数。 边界条件： 一 （厶 ）＝ｏｔｑｑｓ＋ｏｔ（Ｔｒ－￣ （３） 为求得目标函数 （Ｐ）的最小值，对公式（６）进行 偏微分求导： 一 昙 ｌ 。：０ （４） （５） ＶＳ（Ｐ）＝２ ｆ－－ 的迭代公式： ＡＰ＝ｐｋ“一 ＝【（ ） ＋ ］［ｙ－ ０ （８） 将 通过泰勒级数展开并去掉高阶项，再将衰 一Ｉ ：０ ｏ’ 减因数 添加到计算结果中去，从而得到ＬＭ算法 式中： 为试件内各离散点的温度，℃；ｋ为试件的 导热系数，Ｗ／（ｍ・℃）；Ｐ为密度，ｋｇ／ｍ３；ｃ为比热容， Ｊ／ ・℃（各材料的物性参数如表１所示）；乃为环境 温度取为２０ ｏＣ；％＝０．９为试件表面对热量的吸收系 （ ） ［ｙ＿ （ ）】 （９） 式中： ＝ｆ旦 １ ； ＝ｄｉａｇ［（ 】；ｋ为迭代次 数；衰减因数 为调节系数。迭始时，初始假 数；ａ＝１０Ｗ／（ｍ￣・℃）为表面换热系数；在ｔ＝０￣０．１ ｓ 时，热流强度ｑ，＝１０６Ｗ／ｍ２，在ｔ＞Ｏ．１ ｓ时， ＝０。如无 设结果与真实值相差较大，为提高迭代收敛速度。 取较大值，随着迭代计算的进行，其结果越来越接 近真实值， 将逐渐减小直至得到精确的辨识结 果。 特殊说明，文中参数值都如上所述。 表ｌ不同材料的物性参数 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２．２迭代求解过程 （１）给定一个脱粘缺陷位置和陶瓷层厚度的初 始假设Ｐｏ，将Ｐ０作为输入条件带入迭代计算。 （２）在识别参数向量 下求解方程（１）一（５）得到 试件表面温度，将表面温度进行ＦＦＴ变换，得到各个 离散点的相位 （ ）（ ＝０，ｌ，２，…）。 （３）求解目标函数 （ ），并判断其是否满足收 敛条件（公式（７）），如果满足收敛条件则停止迭代，将 其作为定量辨识结果，否则依据公式（９）对参数 进 行修正得到下次的识别参数Ｐ“，并返回步骤（２）。 ２基于脉冲相位的反演识别法 ２．１ Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ反演算法 ３检测表面相位差变化规律及分析 ３．１不同热流强度对相位差的影响 Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ反演优化算法通常是对目 标函数 ）进行最小化求解ｆＨ－巧】： ，＂ 保持缺陷左侧距圆柱体中心距离为Ｌｒｌ＝１２ ｍｉｌｌ， 缺陷右侧距圆柱体边界距离为Ｌｒ２＝６ｍｍ，陶瓷层的 厚度 ＝０．３ ｍｍ不变，热流强度分别取为１０ 、２× （Ｐ）＝［ｙ一 （Ｐ）］ ・［１ （Ｐ）］＝ ［ 一 】 ｆ＝ｌ （６） １０６、３ｘｌ０６Ｗ／ｍ２，采样频率为１０Ｈｚ（下同），采样窗口 时间（采样的时间总长）为５０ ｓ（下同），计算得到缺陷 式中：Ｐ＝ ，Ｐ ，…，ｐｎ）为待识别的参数向量，对于文 中的热障涂层厚度及其脱粘缺陷位置的定量识别， Ｐ＝（Ｌｒｌ，Ｌｒ２，Ｌｙ）； 为实际测温值ＦＦＴ变换后得到 的离散相位值； 为理论计算温度值ＦＦＴ变换后得 到的相位值；ｍ为离散数值点。 ＬＭ算法的收敛条件为目标函数Ｓ（Ｐ）达到最小 化．即 表面（取脱粘缺陷中心对应的检测表面）与非缺陷表 面（取圆柱体中心）的相位差变化如图２所示。由图２ 可知，随着热流强度的增加，缺陷表面和非缺陷对应 表面的相位差没有变化，可见热流强度不影响缺陷 表面和非缺陷对应表面间的相位差．较小的热流强 度就能准确识别缺陷的存在。 ４ 红外与激光工程 值的真实值，由方程（１）一（５）计算得到表面的真实温 度，将测量误差添加到真实值上，如公式（１Ｏ）所示， 以此值作为实际检测时试件表面测得的温度。对得 到的温度进行ＦＦＴ变化，得到表面的相位（反演识别 时的相位值为角度值），以此作为定量识别的依据， 然后假设一组热障涂层厚度及其脱粘缺陷位置值的 初始值，通过迭代计算得到最终定量检测结果。 ＝ ．ｔｍ，＋ｅ＋Ｏ．）ｏｒ（１０） 式中： 为在第ｆ个离散点的测得温度； ． 为计算 得到的真实温度值；ｅ为均匀误差； 为偏差程度；‘￡Ｉ 为一１．０一１．０内的随机数。 为了判断识别结果的准确性。定义如下形式的 相对误差： ｌ ｌ ：ｌ１ 生二生Ｉｌ ×１００％ （１１） 式中：Ｅｒ／为第ｆ个参数的识别相对误差；Ｐ：为第ｆ个 参数的识别结果；Ｐ 为第ｆ个参数的真实值。 在不考虑测温误差时，选择不同的窗口时间为 ｌ０、３０、５０ Ｓ，脱粘缺陷位置和陶瓷层厚度的真实值为 Ｌｒｌ＝１２ｍｉｌｌ、Ｌｒ２＝６ｎｌｌｌｌ、Ｌｙ＝０．３ｍｉｌｌ，脱粘缺陷位置和 陶瓷层厚度的初始假设为Ｌｒｌ＝８ ｍｌｎ、Ｌｒ２＝１０ ｍ／ｎ、 ＝０．５ｍｌｎ，其识别结果如表２所示。从表中可以看 出，当不存在测温误差时，不同的窗Ｉ＝Ｉ时间下都能准 确地识别涂层厚度和脱粘缺陷位置，可见窗口时间的 选取对定量识别的影响不大，而在传统脉冲相位检测 中，在确定的采样频率下采样窗口大小决定着频率的 细化程度，采样窗口大小对检测结果影响较大。 表２不同窗口时间下的检测结果 Ｔａｂ．２ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 在不考虑测温误差时，选取不同初始假设值，采 样窗口时间为５０ Ｓ．脱粘缺陷位置和陶瓷层厚度的 真实值为Ｌｒｌ＝１２ｉ／ｌｌｎ、Ｌｒ２＝６ｔｏｎｉ、 ＝０．３ｍｌｎ，其识别 结果如表３所示。从表中可以看出，当不存在测温误 差时，不同的初始假设下识别精度都很高，即不存在 测温误差时。不同初始假设下都能准确地识别涂层 厚度和脱粘缺陷位置，可见初始假设对检测结果的 影响较小。 表３不同初始假设下的检测结果 Ｔａｂ．３ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉａｌ ｇｕｅｓｓ 在不考虑测温误差时．脱粘缺陷位置和陶瓷层 厚度在不同值下的识别结果如表４所示。识别时采 样窗口时间为５０ Ｓ，脱粘缺陷位置和陶瓷层厚度的 初始假设为Ｌｒｌ＝８ｍｌｎ、Ｌｒ２＝１０Ｉ１Ｍｎ、Ｌｙ＝０．５ＨＩｌｎ。从表 中可以看出，当不存在测温误差时．脱粘缺陷位置和 陶瓷层厚度在不同值下的识别结果精度都很高．可 见脱粘缺陷位置和陶瓷层厚度在不同值下都能准确 识别。 表４不同缺陷位置下的检测结果 Ｔａｂ．４ Ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ 实际检测中会存在测温误差，依据公式（１０）的 误差模拟方法研究不同类型测温误差对检测情况。 采样窗口时间为５０ Ｓ，脱粘缺陷位置和陶瓷层厚度的 初始假设分别为Ｌｒｌ＝８ｍｌｎ、Ｌｒ２＝１０ｍｍ、Ｌｙ＝０．５ｍｉｌｌ。 当只有存在均匀误差而无随机误差时．识别结果如 表５所示。从表中可以看出，当仅存在均匀误差时， 涂层厚度和脱粘缺陷位置识别精度都很高．不同的 均匀误差不改变识别结果。可见均匀误差对基于相 位的检测无影响。 第７期 陈林等：基于相位的热障涂层厚度及其脱粘缺陷红外定量识剐 ２０５５ 表５不同均匀误差下的检测结果 Ｔａｂ．５ ＩｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉＯｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｕｎｉｆｏｒｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒ 表６为只考虑随机误差而无均匀误差时的检测 情况，采样窗口时间为５０ Ｓ，脱粘缺陷位置和陶瓷层 厚度的初始假设分别为Ｌｒｌ＝８ｍｉｎ、Ｌｒ２＝１０ｍｉｌｌ、Ｌｙ＝ ０．５ＩＩｌｌＴＩ。从表中可以看出，当不存在测温误差时，涂 层厚度和脱粘缺陷位置识别精度都很高。随着测温 随机误差的增大。识别结果的精度降低，即测温误差 越小，越能准确识别涂层厚度和脱粘缺陷位置。 表６不同随机误差下的检测结果 Ｔａｂ．６ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｒａｎｄｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒ ４结论 文中利用有限体积法建立了轴对称圆柱坐标下 的热障涂层脉冲相位检测模型，分析不同因素对表 面相位差分布的影响．在此基础上采用ＬＭ算法对 热障涂层厚度的大小和脱粘缺陷的位置进行了基于 相位的定量化检测，分析了不同因素对检测结果的 影响，得到的结论主要有： （１）相位差随着热流强度等增大而保持不变，热 流强度的改变对相位差的分布无影响．相位差随着 陶瓷层厚度的增加而减小。随着脱粘缺陷宽度的增 加而增大。 （２）当不存在测温误差时，在不同的初始假设、 采样窗口时间下涂层厚度和脱粘缺陷位置参数都有 很高的识别精度，初始假设和采样窗口时间对定量 识别的影响不大；当不存在测温误差时，脱粘缺陷位 置和陶瓷层厚度在不同值下都能准确识别。 （３）当仅存在均匀误差时，涂层厚度和脱粘缺陷 位置识别精度都很高，不同的均匀误差不改变识别 结果，可见均匀误差对基于相位的检测无影响。 （４）当测温存在随机误差时，涂层厚度和脱粘缺 陷位置参数的识别结果精度会随着测温随机误差的 增大而降低，但在较大的测温误差下仍有较高的识 别精度．表明了定量识别方法的有效性。 参考文献： 【１】Ｌｉ Ｙｏｎｇ，Ｃｈｅｎ Ｚｈｅｎｍａｏ，Ｍａｏ Ｙｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｉｒｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．ＮＤＴ＆Ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１２，５０：２９－３５． ［２】 Ｓａｙａｒ Ｍ，Ｓｅｏ Ｄ，Ｏｇａｗａ Ｋ．Ｎｏｎ—ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｙｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｎ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓｕｓｉｎｇＫ—ａｎｄ Ｗ－ｂａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ【Ｊ１．ＮＤＴ＆Ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００９，４２：３９８—４０３． 【３】 Ｒｏｇｅ Ｂ，Ｆａｈｒ Ａ，Ｇｉｇｕｅｒｅ Ｊ Ｓ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ【Ｊ】． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，１２（４）：５３０－ ５３５． ［４】Ｌｉｕ Ｈｕａｎａｎ．Ｍｉｃｈｉｍ Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｋａｚｕｓｈｉ Ｋｉｓｈｉ，ｅｔ ａ１． Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｉｒｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｂｙ ｈｔｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎａｌｙｓｅｓ【Ｊ】．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，２００３，４４ （９）：１８４５－１８５０． 【５】 Ｆｒａｎｋｅ Ｂ，Ｓｏｈｎ Ｙ Ｈ，Ｃｈｅｎ Ｘ．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｍａｇｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｉｈｔ ｔｈｅｒｍａｌ ｗａｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ【Ｊ】． Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，２００（５）：１２９２—１２９７． 【６】 Ｇｕｏ Ｘｉｎｇｗａｎｇ，Ｄｉｎｇ Ｍｅｎｇｍｅｎｇ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｉｎ ＩＲ ＮＤＴ【Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２００９， ３５（２）：１７４－１７８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 【７】Ｇｕｏ Ｘｉｎｇｗａｎｇ，Ｄｉｎｇ Ｍｅｎｇｍｅｎｇ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ＮＤＴ ｏｆ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ 【Ｊ】．Ａｃｔａ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａ ＪＥｔ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１０，３１（１）： １９８－２０３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 【８］Ｖｉｔａｌｉ Ｌ，Ｆｕｓｔｉｎｏｎ Ｄ，Ｇｒａｍａｚｉｏ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｉａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅｓ［Ｊ］．，ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ：Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｄｅｓ， ２０１４，５０１：０１２００８． 【９】 Ｓｔｏｔｔｅｒ Ｂ，Ｇｒｅｓｓｌｅｈｎｅｒ Ｋ Ｈ，Ｍａｙｒ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ２０５６ 红外与激光工程 ｍａｔｅｒｉａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｒｏｍ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ￣ａｔａ［Ｃ］／／ ＡＩＰ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，２０１４，１５８１：１１２６—１１３３． 【１Ｏ】 Ｌｉ Ｙａｎｈｏｎｇ，Ｚｈａｏ Ｙｕｅｊｉｎ，Ｆｅｎｇ Ｌｉｃｈｕｎ，ｅｔ ａ１．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔ ｄｅｐｔｈ ｂｙ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｗａｖｅ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｕｌｓｅｄ ｐｈａｓｅ［Ｊ】．Ｏｐａｃｓ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，１６（１）：５６—５９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１１】 Ｙｕ Ｊｉａｊｉｅ，Ｗｕ Ｎａｉｍｉｎｇ，Ｚｅｎｇ Ｚｈｉ，ｅｔ ａ１．Ｆｌ冲ｄｅｐｔｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｕｌｓｅｄ ｐｈａｓｅ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ【Ｊ】． Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，４１（７）：１８９４—１８９６． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 【ｌ２】 Ｍａ Ｓｈｕｏｈａｎ，Ｍａ Ｑｉｓｈｕａｎｇ．Ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ ｃｈｉｒｐ Ｚ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｊ］．．ｔＯｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｅｌｌｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ㈣ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２０１１，３７（１１）：１４３６－１４３８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） Ｍａ Ｓｈｕｏｈａｎ，Ｍａ Ｑｉｓｈｕａｎｇ．Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ ｍｕｌｉｔｐｌｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｚｏｏｍ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，４ｌ（８）： ２２２３－２２２６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） Ｌｉｕ Ｆ Ｂ．Ａ ｈｙｂｒｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｈｅａｔ ｃａｐａｃｉｔｙ【Ｊ】． ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅｒｍａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１１，５０：７１８－７２４． Ｆａｎ Ｃｈｕｎｌｉ，Ｓｕｎ Ｆｅｎｇｍｉ，Ｙａｎｇ Ｌｉ．Ａ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ａ ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆｅｃｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ【Ｊ】．Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ－Ａｓｉａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００９，３８（４）：２２３－２３３．
