第1章 缺陷红外识别的研究背景及现状 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 红外缺陷检测的发展和研究现状 2
1.3 传热反问题理论的产生和发展 5
1.4 几何形状识别类导热反问题的研究方法综述 6
1.5 本书的研究范围和研究方法 7
参考文献 8
第2章 常用红外缺陷检测方式的传热分析 22
2.1 概述 22
2.2 导热微分方程 23
2.3 离散化方程的推导 24
2.4 有限尺寸试件检测过程的传热分析 26
2.4.1 稳态检测方法 26
2.4.2 瞬态检测方法 30
2.5 半无限大试件的高功率短脉冲检测法 33
2.6 本章小结 37
参考文献 38
第3章 基于L-M算法的简单形状内部缺陷参数的识别 39
3.1 概述 39
3.2 L-M算法缺陷参数识别的求解过程 39
3.2.1 导热正问题求解 40
3.2.2 缺陷参数识别的导热反问题描述 41
3.2.3 L-M算法反问题求解的迭代公式推导 41
3.2.4 迭代求解的计算步骤 43
3.3 二维识别算例 43
3.3.1 二维缺陷试件内部传热的数理模型 43
3.3.2 L-M算法中参数的描述与选取 44
3.3.3 二维试件检测表面的温度分布规律 44
3.3.4 二维缺陷识别结果及讨论 46
3.4 三维识别算例 48
3.4.1 三维缺陷试件检测表面的温度分布规律 48
3.4.2 三维缺陷识别结果及讨论 49
3.5 本章小结 51
参考文献 52
第4章 基于共轭梯度法的不规则内部缺陷参数的识别 54
4.1 概述 54
4.2 共轭梯度法缺陷参数识别的求解过程 54
4.2.1 导热正问题求解的数学物理模型 55
4.2.2 内部边界形状参数识别的导热反问题描述 55
4.2.3 共轭梯度法的迭代公式 56
4.2.4 迭代收敛的判断条件 56
4.2.5 迭代求解的计算步骤 56
4.3 共轭梯度法在管道内壁形状识别中的应用 57
4.3.1 内部缺陷的红外特征规律 57
4.3.2 内壁缺陷识别的模拟实验结果 59
4.4 共轭梯度法在发热型内部缺陷形状识别中的应用 64
4.4.1 试件及缺陷本身导热系数对识别结果的影响 64
4.4.2 缺陷边界离散点个数对识别结果的影响 65
4.4.3 检测表面最大温差对识别结果的影响 66
4.4.4 发热强度估计误差和温度测量误差对识别结果的影响 67
4.5 共轭梯度法在外边界加热内部缺陷形状识别中的应用 69
4.5.1 直接应用共轭梯度法的识别结果 70
4.5.2 缺陷试件内部传热分析 71
4.5.3 多次测量综合法的提出及其缺陷识别结果 73
4.6 本章小结 76
参考文献 77
第5章 基于识别参数转化和遗传算法的内部多缺陷识别 78
5.1 概述 78
5.2 缺陷形状识别到导热系数分布识别问题的转化 78
5.2.1 问题提出及求解问题说明 78
5.2.2 识别问题转化 80
5.3 遗传算法概述和参数选择 80
5.3.1 简单遗传算法概述 81
5.3.2 缺陷识别的遗传算法描述 82
5.4 后处理方法 85
5.4.1 多次识别结果统计 85
5.4.2 缩小范围二次识别 86
5.4.3 围棋规则 86
5.5 计算步骤 87
5.6 数值算例及讨论 88
5.6.1 数值算例：单个缺陷 88
5.6.2 数值算例：多个缺陷 90
5.6.3 数值算例：复杂形状缺陷 92
5.6.4 数值算例：任意形状缺陷 92
5.6.5 数值算例：网格密度的影响 93
5.7 本章小结 93
参考文献 94
第6章 一维修正算法的改进及其在边界识别中的应用 95
6.1 概述 95
6.2 一维修正算法简介 95
6.2.1 迭代公式的推导 96
6.2.2 边界形状识别的迭代步骤 96
6.2.3 修正项的计算 97
6.3 一维修正算法的改进 97
6.3.1 迭代公式的修正 97
6.3.2 修正项计算方法的改进 98
6.3.3 收敛条件的给出 98
6.4 改进的一维修正算法在管道内壁边界形状识别中的应用 99
6.4.1 管道内壁边界识别问题描述 99
6.4.2 改进一维修正算法描述 100
6.4.3 算例和讨论 101
6.5 改进的一维修正算法在交界面形状识别中的应用 108
6.5.1 交界面形状识别问题的正问题描述 108
6.5.2 区域交界面形状识别问题的改进一维修正算法描述 109
6.5.3 算例和讨论 110
6.6 本章小结 120
参考文献 121
第7章 基于有效导热系数识别的间接边界形状识别方法 123
7.1 概述 123
7.2 圆管内边界的间接识别方法 123
7.2.1 管道内边界识别的正问题描述 124
7.2.2 管道内边界形状的间接识别方法描述 124
7.2.3 数值算例与讨论 127
7.3 板状结构内边界的间接识别方法 133
7.3.1 边界识别问题的数学描述 133
7.3.2 基于共轭梯度法的板状结构内边界识别方法简述 134
7.3.3 数值算例与讨论 135
7.4 本章小结 140
参考文献 140
第8章 识别算法的实验研究 141
8.1 概述 141
8.2 实验台及实验件 142
8.3 实验测量与计算结果 143
8.3.1 实验件Ⅰ的缺陷识别过程和结果 144
8.3.2 实验件Ⅱ的缺陷识别结果 146
8.4 本章小结 147
参考文献 148
第9章 内壁面缺陷间接红外检测中的虚假缺陷现象分析 149
9.1 概述 149
9.2 虚假缺陷现象的传热分析 150
9.2.1 伸展体试件传热模型 150
9.2.2 试件的网格划分 151
9.2.3 伸展体截面半径对临界表面传热系数的影响 152
9.2.4 伸展体长度对临界表面传热系数的影响 154
9.2.5 虚假缺陷现象表面最大温差的影响因素分析 155
9.2.6 低导热系数试件中的虚假缺陷现象 157
9.3 本章小结 157
参考文献 158