自然界一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)向外界發(fā)出紅外輻射，輻射大小主要與物體材料類型、物理與化學(xué)結(jié)構(gòu)特征、波長(zhǎng)和溫度等因素有關(guān)。基于該原理，采用紅外熱像儀記錄構(gòu)件的紅外熱圖，把人眼所無法觀察到的表面熱分布可視化，并以灰度差或偽彩色形式表現(xiàn)物體各點(diǎn)溫度差，通過對(duì)溫差的分析，即可識(shí)別出缺陷位置、大小等重要信息，這是紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)。

近年來，紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注，被逐漸應(yīng)用于航空航天、電氣、土木工程、醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域。

一、紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)分類

根據(jù)引起溫差的方式不同，紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)可劃分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)物體表面進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)，并具有直觀、非接觸、單次檢測(cè)面積大等特點(diǎn)。根據(jù)主動(dòng)式激勵(lì)源不同，主要?jiǎng)澐譃槊}沖紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)、鎖相紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)和超聲紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)等，本文主要介紹以下3種常用的紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)。

1、脈沖紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)

脈沖紅外熱成像技術(shù)是一種集光、機(jī)、電為一體的非接觸式無損檢測(cè)方法，其工作原理（如下圖）是以高能脈沖閃光燈作為激勵(lì)熱源，熱流在被測(cè)構(gòu)件內(nèi)部傳導(dǎo)過程中，若構(gòu)件內(nèi)部存在缺陷或損傷，則使得物體內(nèi)部熱分布存在不連續(xù)性結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其缺陷或損傷處的表面溫度與無缺陷或損傷處有著明顯不同。脈沖紅外熱成像檢測(cè)方式雖簡(jiǎn)單實(shí)用，但也存在著一些缺點(diǎn)：對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)件檢測(cè)較困難；對(duì)熱源均勻性要求非常高；檢測(cè)構(gòu)件厚度有限。

2、鎖相紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)

鎖相紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)的工作原理（如下圖）是由函數(shù)發(fā)生器控制激勵(lì)熱源發(fā)出按照正弦規(guī)律變化的光源強(qiáng)度，光源的熱輻射對(duì)被測(cè)構(gòu)件進(jìn)行加熱，采用紅外熱像儀采集構(gòu)件表面的溫度信息。鎖相紅外熱成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：無加熱不均的影響；相位圖與構(gòu)件表面發(fā)射率無關(guān)；不會(huì)導(dǎo)致材料發(fā)生損傷等。此外，在熱像儀精度確定的情況下，相位檢測(cè)還能顯著提高缺陷的探測(cè)能力和測(cè)量精度。當(dāng)然，該技術(shù)也存在著一些不足，如需要較長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間，后續(xù)數(shù)據(jù)處理較困難，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也相對(duì)較復(fù)雜。

3、超聲紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)

超聲紅外熱成像檢測(cè)的原理（如下圖）是利用低頻超聲脈沖波作用于構(gòu)件表面，利用其特定振動(dòng)激勵(lì)源促使物體內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，使得缺陷部分因熱彈和滯后效應(yīng)導(dǎo)致聲能在物體中衰減而轉(zhuǎn)化成熱能。通過觀察紅外熱像儀所記錄下來的溫差，借助計(jì)算機(jī)對(duì)時(shí)序熱圖進(jìn)行處理，即可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件內(nèi)部缺陷的識(shí)別與判定。

超聲紅外熱成像技術(shù)的檢測(cè)靈敏度更高，還可對(duì)物體更深的亞表面裂紋進(jìn)行檢測(cè)，以及對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部分層或脫粘進(jìn)行檢測(cè)。由于該技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)比較復(fù)雜，操作時(shí)需謹(jǐn)慎，避免不必要的損傷和浪費(fèi)。

二、紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

1、在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片是飛機(jī)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，所以準(zhǔn)確高效地檢測(cè)渦輪葉片的缺陷對(duì)于預(yù)防危害性故障有重要意義。如果以熱風(fēng)作為激勵(lì)源，對(duì)正常和故障葉片分別進(jìn)行相同的持續(xù)激勵(lì)，再用紅外熱像儀記錄葉片表面的溫度變化情況，就可以清晰準(zhǔn)確的找出缺陷位置，為后續(xù)的維修等工作提供依據(jù)。