微小空间碎片撞击航天防热材料的复杂多缺陷红外热波检测与识别关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61873305
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0306.自动化检测技术与装置
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The thermal protection material on the surface of the spacecraft in orbit would be impacted by Micro-Meteoroid and Orbital Debris inevitably, which will cause the complex multi-defect damages such as impact craters, embedded impurities and laminar cracks. The current researches of the infrared thermal wave testing are mainly for the individual defect, but there are few other research results that can be used for the detection of the coupled multi-defect. In view of the above problems, this project establishes a new method of the quantitative detection and identification based on the infrared thermal wave testing for the detection of the coupled multi-defect damages. This project has three key points: 1) The one-dimensional analytic thermodynamic model of the individual defect as well as the three-dimensional finite element thermodynamic model of the coupled defects are both developed to study the effects of the defect types and the mutual coupling between defects on the surface temperature field. 2) The infrared thermal wave testing will be carried out on the artificial samples with defects, we will decouple the surface multi-defect thermal field data and reconstruct the thermal response of independent defect based on the thermal infrared image sequences. 3) The image segmentation algorithm and the feature recognition algorithm will be proposed to realize the quantitative detection and the type identification of defects, then the samples of real impact damages will be used to verify its availability. The expected research results can not only enrich and develop the theoretical system of infrared thermal wave testing, but also build the bridge between the current research results of the individual defect testing and the application of multi-defect detecting. Furthermore, it can promote the practical application in the detection and evaluation of the spacecraft in space debris environment, so it has great meaning on theory and in military practice.
在轨运行航天器表面防热材料不可避免的会受到微小空间碎片撞击,形成诸如凹坑、嵌入、层裂等类型的复杂多缺陷损伤,而目前红外检测研究主要以独立缺陷检测为主,鲜有涉及耦合多缺陷检测的研究成果。为解决上述复杂多缺陷检测难题,本项目拟建立基于红外热波检测技术的防热材料多缺陷定量检测和识别方法,研究内容包括:1)建立缺陷一维解析模型和多缺陷耦合热传导有限元模型,研究缺陷类型及其相互耦合作用对表面温度场的影响;2)开展人工模拟缺陷试件的红外热波检测试验,综合利用其热图像序列信息开展多缺陷表面温度场数据解耦和“独立”缺陷热响应重构;3)建立图像分割算法和特征识别算法,实现缺陷的定量检测和类型识别,并利用真实撞击损伤试件开展验证。预期成果能够丰富和发展红外热波检测理论体系,构建现有单缺陷检测成果向多缺陷检测转化的桥梁,推动其在航天器空间碎片环境检测评估领域的实际应用,具有重要的理论意义和国防军事价值。

结项摘要

为解决受微小空间碎片撞击在轨航天器形成的多类型复杂缺陷损伤检测难题,本项目建立了基于红外热波检测技术的防热材料多缺陷定量检测和识别方法,完成的研究内容包括: 一是建立了缺陷耦合热传导有限元模型,研究缺陷类型及其相互耦合作用对表面温度场的影响。二是开展了人工模拟缺陷试件的红外热波检测试验,综合利用其热图像序列信息开展多缺陷表面温度场数据解耦和“独立”缺陷热响应重构。三是建立了图像分割算法和特征识别算法,实现缺陷的定量检测和类型识别,并利用真实撞击损伤试件开展验证。预期成果能够丰富和发展红外热波检测理论体系,构建现有单缺陷检测成果向多缺陷检测转化的桥梁,推动其在航天器空间碎片环境检测评估领域的实际应用,具有重要的理论意义和国防军事价值。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(17)
Design of Hypervelocity-Impact Damage Evaluation Technique based on Bayesian classifier of Transient Temperature Attributes
基于瞬态温度属性贝叶斯分类器的超高速冲击损伤评估技术设计
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2968398
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Haonan Zhang;Xuegang Huang;Chun Yin;Yu-Hua Cheng;Anhua Shi;Sara Dadras;Jinyang Luo
  • 通讯作者:
    Jinyang Luo
Hypervelocity impact damage behavior of B4C/Al composite for MMOD shielding application
用于 MMOD 屏蔽应用的 B4C/Al 复合材料的超高速冲击损伤行为
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2019.108323
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Materials & Design
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Xuegang Huang;Chun Yin;Hongqiang Ru;Shumao Zhao;Yongjun Deng;Yunjia Guo;Sen Liu
  • 通讯作者:
    Sen Liu
Infrared feature extraction and prediction method based on dynamic multi-objective optimization for space debris impact damages inspection
基于动态多目标优化的空间碎片撞击损伤检测红外特征提取与预测方法
  • DOI:
    10.1016/j.jfranklin.2021.10.039
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Journal of the Franklin Institute
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chun Yin;Xuegang Huang;Jiuwen Cao;Sara Dadras;Anhua Shi
  • 通讯作者:
    Anhua Shi
Design of Fractional-Order Backstepping Sliding Mode Control for Quadrotor UAV
四旋翼无人机分数阶反步滑模控制设计
  • DOI:
    10.1002/asjc.1946
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Asian Journal of Control
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Shi Xiaoyu;Cheng Yuhua;Yin Chun;Dadras Sara;Huang Xuegang
  • 通讯作者:
    Huang Xuegang
应用于压力容器红外无损检测的SIFT图像拼接方法
  • DOI:
    10.13382/j.jemi.b1902544
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电子测量与仪器学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨晓;黎琼炜;殷春;陈凯;邱根;薛婷;黄雪刚
  • 通讯作者:
    黄雪刚

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其他文献

正则化超限学习机与自适应稀疏表示的地标识别算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Neural Networks
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    曹九稳;张凯;罗敏霞;殷春;赖晓平
  • 通讯作者:
    赖晓平
超重力下燃烧合成TiB_2-(Ti,W)C大尺寸凝固态复合陶瓷
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄雪刚;张龙;赵忠民;殷春;潘传增
  • 通讯作者:
    潘传增

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殷春的其他基金

针对微小空间碎片撞击损伤动态监测的红外热成像数据量化评估方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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  • 项目类别:
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混合照明系统的分数阶最小能耗搜索控制方法研究
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    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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