【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无损检测和激光红外热成像检测，具体涉及一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统及方法。
技术介绍
1、碳纤维增强复合材料是一种具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀、可设计性强且易于整体成型等优良性能的新型材料，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。但是由于其复杂的结构和制造过程中的不确定性，以及长时间工作在高应力、大载荷的环境下，容易产生分层、脱粘等缺陷，从而影响材料的性能和使用寿命，甚至导致材料失效，对人身安全和财产造成严重威胁。因此，为了及早发现和定位材料的缺陷，对碳纤维增强复合材料进行无损检测具有重要意义。
2、相较于传统的超声检测、涡流检测等方法，激光红外热成像检测方法具有单次检测面积大、检测结果直观、效率高等优势，且相较于其他热激励源，激光具有更高的功率密度，光束指向易于调控，能够在远距离对被测物体进行精确加热。但是现有的激光红外热成像检测系统往往设备较大、成本较高，在实际工程应用中具有较大的限制。如现常用的相对轻便的光纤耦合式风冷激光器一台设备价格也高达数万元，重量超过10公斤，且光纤不能折叠，因此不便于携带，仅在实验室中应用较多，难以适用工程中复杂多变的场景。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统及方法，相较于传统的激光红外热成像检测系统，该系统成本较低且更加小型化，便于量产和携带，适用于复合材料内部缺陷的实验室和现场检测，对于实际工程中的缺陷检测具有
2、为了达到以上目的，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统，该系统包括二极管均匀激光发射装置4、激光二极管模组驱动电路5、小型红外热像仪6、同步控制电路7和便携式仪器控制与图像处理设备9；
4、所述二极管均匀激光发射装置4包括激光二极管阵列模组2和光束匀化整形透镜3，激光二极管阵列模组2由n×n个规格相同的激光二极管1均匀分布并联组成，能同时发出n×n个等功率和等间距排列的阵列子光束，通过前方由凹透镜制作的光束匀化整形透镜3，相邻子光束经扩束后相互错位叠加在待测复合材料11表面形成均匀分布热源13；
5、由激光二极管模组驱动电路5激励激光二极管阵列模组2产生激光热源，经光束匀化整形透镜3实现对激光光束的扩束匀化，同步控制电路7通过接受便携式仪器控制与图像处理设备9发出的脉冲信号控制激光二极管1出光对待测复合材料11进行加热并同时控制小型红外热像仪6的采样，通过便携式仪器控制与图像处理设备9进行图像的采集和处理，从而实现对内部缺陷12的检测。
6、单个激光二极管1的输出功率为5w、直径和长度均小于10mm、能在5米内进行有效加热，二极管阵列模组2采用的二极管数量、分布形状及相邻二极管之间的间距根据需要进行调节以满足不同规格尺寸的二极管均匀激光发射装置。
7、采用便携式封装外壳8对二极管均匀激光发射装置4、激光二极管模组驱动电路5、小型红外热像仪6和同步控制电路7进行封装集成，便于携带。
8、使用三脚架10对检测系统进行安装布置。
9、所述的一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统的检测方法，步骤如下：
10、步骤1：将同步控制电路7和便携式仪器控制与图像处理设备9相连接，并打开仪器控制和图像处理软件；
11、步骤2：对激光热源的激励方向进行调整，确保激光能够准确的对待测复合材料11进行加热，同时小型红外热像仪6能够恰好采集到加热区域；
12、步骤3：通过仪器控制和图像处理设备9输入脉冲信号给同步控制电路7来控制激光二极管阵列模组2的出光状态，同步控制电路7同步控制小型红外热像仪6随着激光二极管阵列模组2的工作状态进行同步采样；
13、步骤3：激光二极管阵列模组2通过光束匀化整形透镜3产生大面积均匀热源13，照射到待测复合材料11表面，热源会沿着待测复合材料发生热扩散，若待测复合材料加热区域内部存在脱粘、分层、气孔缺陷，由于该缺陷处的热导率改变，从而导致表面产生温度异常，通过小型红外热像仪6采集待测复合材料被加热区域的表面温度图像；
14、步骤4：由仪器控制与图像处理设备9对采集到的红外图像序列进行图像处理和缺陷特征提取，生成最终的待测复合材料内部缺陷检测结果。
15、本专利技术通过基于二极管均匀激光激励装置的均匀热源对复合材料内部缺陷进行检测，由于激光二极管成本较低且极为小巧，从而实现了激光红外热成像检测系统的低成本化和小型化，提高了设备的便携性量产的可行性，对于实际工程应用中的现场检测具有极大的应用价值。该方法能够抑制由于光束能量分布不均产生的背景噪声对检测结果造成的干扰，无需对红外图像进行复杂的图像处理即可很好的检测出缺陷。
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1.一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统，其特征在于：该系统包括二极管均匀激光发射装置(4)、激光二极管模组驱动电路(5)、小型红外热像仪(6)、同步控制电路(7)和便携式仪器控制与图像处理设备(9)；
2.根据权利要求1所述的一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统，其特征在于：单个激光二极管(1)的输出功率为5W、直径和长度均小于10mm、能在5米内进行有效加热，二极管阵列模组(2)采用的二极管数量、分布形状及相邻二极管之间的间距根据需要进行调节以满足不同规格尺寸的二极管均匀激光发射装置。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统，其特征在于：采用便携式封装外壳(8)对二极管均匀激光发射装置(4)、激光二极管模组驱动电路(5)、小型红外热像仪(6)和同步控制电路(7)进行封装集成，便于携带。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统，其特征在于：使用三脚架(10)对检测系统进行安装布置。
5.权利要求1至4任一项所述的一种基于激光二极管的复材内部
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统，其特征在于：该系统包括二极管均匀激光发射装置(4)、激光二极管模组驱动电路(5)、小型红外热像仪(6)、同步控制电路(7)和便携式仪器控制与图像处理设备(9)；
2.根据权利要求1所述的一种基于激光二极管的复材内部缺陷均匀热波检测系统，其特征在于：单个激光二极管(1)的输出功率为5w、直径和长度均小于10mm、能在5米内进行有效加热，二极管阵列模组(2)采用的二极管数量、分布形状及相邻二极管之间的间距根据需要进行调节以满足不同规格尺寸的二极管均匀激光发射...
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