Termografia aktywna. Modele, metody pomiaru i przetwarzanie obrazów termograficznych.

SPIS TREŚCI
WYKAZ OZNACZEŃ ................................................................................................. 7
1. WSTĘP ................................................................................................................ 11
2. METODY TERMOFALOWE .......................................................................... 13
2.1. 2.2. 2.3. 2.4. Przepływ ciepła w jednorodnym, jednowymiarowym ciepłowodzie ........... 13
Jednowymiarowy model fototermiczny z pobudzeniem rozłożonym .......... 22
Jednowymiarowy model struktury wielowarstwowej .................................. 25
Parametry decydujące o propagacji strumienia cieplnego w strukturze
warstwowej – zmienne niezależne modelu termofalowego ......................... 27
2.5. Odbicie fali temperaturowej od granicy dwóch warstw ............................... 30
2.6. Modele admitancyjne ................................................................................... 33
2.6.1. Model admitancyjny jednowymiarowy ................................................ 33
2.6.2. Modele dyskretne dwu- i trójwymiarowe ............................................. 38
2.7. Model termofalowy 3D obiektu anizotropowego ........................................ 43
2.8. Warunki brzegowe ....................................................................................... 46
2.8.1. Warunki brzegowe dla składowej zmiennej strumienia cieplnego ....... 46
2.9. Pobudzenia strumieniowe i potencjałowe (temperaturowe) ......................... 49
2.10. Macierz admitancyjna i wektor pobudzeń ................................................... 50
2.11. Modele termofalowe dla trybu modulacji przestrzennej .............................. 53
2.11.1. Porównanie odpowiedzi temperaturowej dla pobudzenia w trybie
modulacji przestrzennej i pobudzenia impulsowego ............................ 58
2.11.2. Uproszczone warunki detekcji niejednorodności cieplnych w trybie
modulacji przestrzennej ....................................................................... 69
3. KONTRASTY TEMPERATUROWE .............................................................. 71
3.1. 3.2. 4. Rodzaje kontrastów temperaturowych ......................................................... 71
Pomiary referencyjne i rodzaje referencji .................................................... 80
3.2.1. Rodzaje referencji ................................................................................ 82
WRAŻLIWOŚĆ IMPEDANCJI TERMOFALOWEJ NA ZMIANY
PARAMETRÓW CIEPLNYCH W STRUKTURACH
WARSTWOWYCH ........................................................................................... 89
4.1. Definicja wrażliwości .................................................................................. 89
4.1.1. 4.1.2. Wrażliwość dla struktury dwuwarstwowej .......................................... 90
Wrażliwość dla struktury trójwarstwowej ........................................... 94
4.2. Niepewność wyznaczania parametrów cieplnych w strukturach
warstwowych ............................................................................................. 105
5. BADANIE PROFILU GŁĘBOKOŚCIOWEGO WŁAŚCIWOŚCI
CIEPLNYCH W STRUKTURACH WARSTWOWYCH ............................ 109
5.1. 5.2. 5.2.1. Pomiar parametrów cieplnych pojedynczych warstw ................................ 109
Pomiar profilu właściwości cieplnych struktur warstwowych ................... 110
Pomiar wybranych parametrów cieplnych struktury krzem-spoiwo-
molibden ............................................................................................ 120
6. METODY TERMOGRAFII AKTYWNEJ .................................................... 123
6.1. Pomiar temperatury w termografii aktywnej.............................................. 128
6.1.1. Metoda pomiaru promieniowania podczerwonego ........................... 128
6.1.2. Metoda fotoakustyczna (mikrofonowa) .............................................. 135
6.1.3. Metoda piezoelektryczna ................................................................... 142
6.1.4. Metoda termoreflektancyjna .............................................................. 143
6.1.5. Metoda interferencyjna ...................................................................... 146
6.1.6. Metoda defleksyjna ............................................................................ 147
6.2. Metody pomiarowe i przetwarzanie informacji w termografii aktywnej ... 150
6.2.1. Jednowymiarowy model termofalowy dla potrzeb termografii
aktywnej ............................................................................................. 153
6.2.2. 6.2.3. 6.2.4. Termografia aktywna w trybie modulacji periodycznej ..................... 156
Termografia aktywna w trybie pobudzenia szerokopasmowego ........ 178
Termografia w trybie modulacji przestrzennej .................................. 239
7. PRZETWARZANIE OBRAZÓW TERMICZNYCH I
ICH SEKWENCJI............................................................................................ 255
7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. Zmiana rozdzielczości obrazów ................................................................. 255
Dyskretna Filtracja Falkowa ...................................................................... 259
Wyostrzanie obrazów termicznych ............................................................ 265
Eliminacja dynamicznego tła temperaturowego ........................................ 276
Segmentacja sekwencji obrazów termicznych z wykorzystaniem metody
k-means i FCM .......................................................................................... 279
BIBLIOGRAFIA....................................................................................................... 284
STRESZCZENIE ...................................................................................................... 298
ABSTRACT ............................................................................................................... 299