Modelo de estimación diferencial de la propagación térmica en 3D mediante diferencias finitas

Loaiza Correa, Humberto; Restrepo Girón, Andrés David

doi:https://doi.org/10.18046/syt.v10i21.1193

Modelo de estimación diferencial de la propagación térmica en 3D mediante diferencias finitas

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Documento.html (289 B)

Date

2012-04-01

Authors

Loaiza Correa, Humberto

Restrepo Girón, Andrés David

Publisher

Universidad Icesi

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Abstract

In this paper, a new mathematical model based on finite difference discretization of the Fourier’s 3D heat propagation model, is shown. From this one, a new technique is proposed to detect flaws in composite thin layers, under evaluation by a Pulsed Active Thermography experiment. The discrete model defined is easily adaptable to a spatial filter structure, which can be applied to the infrared sequence of images acquired from that thermography experiment, to obtain a better contrast between possible internal flaws and sound regions of material. The performance of the technique proposed is evaluated using artificial thermal sequences generated by ThermoCalc6L, software that is able to compute dynamic thermal distributions in anisotropic layered solids, simulating defects and different excitation sets. Results show that this technique offers a better contrast between defect and background thermal information, than other common technique like Differential Absolute Contrast (DAC), and it runs faster than the classic 3D thermal filtering method. Palabras clave Termografía activa; termografía pulsada; propagación térmica; contraste térmico; filtro espacial. Keywords Active thermography; pulsed thermography; thermal propagation; thermal contrast; spatial filter. 1 Fecha de recepción: Abril 13 de 2012 Fecha de aceptación: Mayo 14 de 2012 Andrés David Restrepo Girón, MSc adareg378@gmail.com Grupo de Investigación en Instrumentación Electrónica (GIE) Universidad Santiago de Cali, Colombia Humberto Loaiza Correa, PhD humberto.loaiza@correounivalle.edu.co Grupo de Investigación en Percepción y Sistemas inteligentes (PSI) Universidad del Valle, Colombia Citación: Restrepo, A. & Loaiza, H.(2012). Modelo de estimación diferencial de la propagación térmica en 3D mediante diferencias finitas. Revista S&T, 10(21), 9-26 Modelo de estimación diferencial de la propagación térmica en 3D mediante diferencias finitas A model for differential estimation of 3D thermal

Description

En el presente artículo se presenta el desarrollo de un nuevo modelo matemático basado en la discretización por diferencias finitas del modelo de Fourier de propagación del calor en 3D, a partir del cual se propone una nueva técnica para detectar defectos en láminas de material compuesto, inspeccionadas mediante un experimento de Termografía Activa Pulsada (TP). El modelo discreto generado es fácilmente adaptable a la estructura de un filtro espacial, que al aplicarlo a la secuencia de imágenes infrarrojas adquiridas en tal experimento, permite contrastar adecuadamente las posibles zonas defectuosas internas con respecto a las zonas sanas del material. Para evaluar el desempeño de la técnica propuesta, se utilizan secuencias térmicas artificiales a través del programa ThermoCalc6L, con el cual es posible calcular las distribuciones dinámicas de la temperatura en capas sólidas anisotrópicas, simulando defectos internos y diferentes esquemas de excitación térmica. Los resultados muestran que en una secuencia de imágenes con información de temperatura, el método propuesto ofrece una mejor diferenciación entre los defectos y la información térmica de fondo con respecto a otros métodos comunes como el Contraste Absoluto Diferencial (CAD), y se ejecuta más rápidamente que el método clásico de filtrado térmico en 3D.