脉冲红外相位线性调频Z变换 (2011年)

为了解决脉冲相位法（PPT，Pulse Phase Thermography）在处理红外检测数据时频率分辨率不够的问题，提出了一种新型的频域变换方法。利用快速傅里叶变换（FFT，Fast Fourier Transform）选择出包含特征频率的窄频带，对其进行线性调频Z变换（CZT，Chirp Z Transform），得到细化的频率结构。并将逐点像素分析后的结果重构出清晰的幅值和相位图像序列。在不增加采样时间的前提下获得了比PPT更高的频率分辨率。通过对铝制材料试件检测信号的对比分析，结果表明该算法可以 ### 脉冲红外相位线性调频Z变换 (2011年) #### 摘要 本文介绍了一种新型的频域变换方法，旨在解决脉冲相位法（PPT）在处理红外检测数据时遇到的频率分辨率不足问题。通过结合快速傅里叶变换（FFT）和线性调频Z变换（CZT），该方法能够显著提高红外检测数据的分析精度。具体而言，首先利用FFT识别出含有关键特征频率的窄频带，随后采用CZT对该频带进行进一步处理，以获得更加精细的频率结构。此外，该方法能够在不增加采样时间的情况下，显著提升频率分辨率，从而实现更准确的特征频率提取，并减少由频谱泄露引起的误差。 #### 关键词解析 - **热像**：指利用红外热成像技术获取物体表面温度分布图像的过程。 - **无损检测**：指在不破坏被检测对象的前提下，对其内部或表面缺陷进行检测的方法。 - **图像处理**：涉及对数字图像进行一系列操作以改善其质量、提取有用信息或转换为所需形式的过程。 - **频谱分析**：是对信号的频率组成进行研究的过程，常用于信号处理、通信等领域。 #### 技术背景 脉冲红外相位法（PPT）是一种有效的无损检测技术，它结合了脉冲红外检测（PT）和调制红外检测（MT）的优点，能够在较短时间内获取并处理大量数据。然而，由于受到硬件采样率的限制及FFT本身的频率分辨率特性，PPT在实际应用中的频率分辨率相对较低，这限制了其在高精度检测任务中的应用。 #### 新型频域变换方法详解 1. **利用FFT选择窄频带**：通过对原始红外检测数据应用FFT，研究人员可以识别出包含关键特征频率的窄频带。这一过程有助于减少不必要的数据量，同时确保重要的频率信息得以保留。 2. **线性调频Z变换（CZT）**：对于通过FFT筛选出的窄频带，进一步采用CZT进行处理。CZT是一种频域变换方法，相较于传统的FFT，它能够提供更为灵活的频率分辨率控制。通过调整CZT参数，研究人员可以在感兴趣的频率范围内获得更高精度的频率结构，这对于提高检测精度至关重要。 3. **逐点像素分析与图像重构**：为了更好地理解红外图像中每个像素的频率特性，研究人员进行了逐点像素分析。这一过程不仅能够帮助提取更详细的幅值和相位信息，还能够通过特定算法将这些信息重组为清晰的图像序列，从而为后续的缺陷识别提供更加直观的数据支持。 #### 实验验证与结果分析 本文通过对铝制材料试件的检测信号进行对比分析，验证了所提出方法的有效性。实验结果显示，相比于传统的PPT方法，该新型频域变换方法能够更有效地细化选频带，提取到更加精确的特征频率，从而显著降低由频谱泄露导致的误差。这表明，在不增加额外采样时间的情况下，该方法能够有效提升红外检测的精度和可靠性。 本文提出的脉冲红外相位线性调频Z变换方法为解决PPT频率分辨率不足的问题提供了一种新的思路。通过对FFT和CZT的有效结合，不仅能够克服现有技术的局限性，还能为红外无损检测领域的进一步发展奠定坚实的基础。