自然界一切溫度高于絕對零度的物體都會向外界發(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、波長和溫度等因素有關(guān)?；谠撛?，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)物體各點溫度差，通過對溫差的分析，即可識別出缺陷位置、大小等重要信息，這是紅外熱成像檢測技術(shù)的基礎(chǔ)。

近年來，紅外熱成像檢測技術(shù)受到國內(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、紅外熱成像檢測技術(shù)分類

根據(jù)引起溫差的方式不同，紅外熱成像檢測技術(shù)可劃分為主動式和被動式。主動式紅外熱成像檢測技術(shù)可以對物體表面進行快速、準(zhǔn)確的檢測，并具有直觀、非接觸、單次檢測面積大等特點。根據(jù)主動式激勵源不同，主要劃分為脈沖紅外熱成像檢測技術(shù)、鎖相紅外熱成像檢測技術(shù)和超聲紅外熱成像檢測技術(shù)等，本文主要介紹以下3種常用的紅外熱成像檢測技術(shù)。

1、脈沖紅外熱成像檢測技術(shù)

脈沖紅外熱成像技術(shù)是一種集光、機、電為一體的非接觸式無損檢測方法，其工作原理（如下圖）是以高能脈沖閃光燈作為激勵熱源，熱流在被測構(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方式雖簡單實用，但也存在著一些缺點：對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)件檢測較困難；對熱源均勻性要求非常高；檢測構(gòu)件厚度有限。

2、鎖相紅外熱成像檢測技術(shù)

鎖相紅外熱成像檢測技術(shù)的工作原理（如下圖）是由函數(shù)發(fā)生器控制激勵熱源發(fā)出按照正弦規(guī)律變化的光源強度，光源的熱輻射對被測構(gòu)件進行加熱，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，相位檢測還能顯著提高缺陷的探測能力和測量精度。當(dāng)然，該技術(shù)也存在著一些不足，如需要較長檢測時間，后續(xù)數(shù)據(jù)處理較困難，實驗系統(tǒng)也相對較復(fù)雜。

3、超聲紅外熱成像檢測技術(shù)

超聲紅外熱成像檢測的原理（如下圖）是利用低頻超聲脈沖波作用于構(gòu)件表面，利用其特定振動激勵源促使物體內(nèi)部產(chǎn)生機械振動，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，借助計算機對時序熱圖進行處理，即可實現(xiàn)構(gòu)件內(nèi)部缺陷的識別與判定。

超聲紅外熱成像技術(shù)的檢測靈敏度更高，還可對物體更深的亞表面裂紋進行檢測，以及對復(fù)合材料內(nèi)部分層或脫粘進行檢測。由于該技術(shù)實驗系統(tǒng)比較復(fù)雜，操作時需謹慎，避免不必要的損傷和浪費。

二、紅外熱成像檢測技術(shù)的應(yīng)用

1、在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

發(fā)動機渦輪葉片是飛機能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，所以準(zhǔn)確高效地檢測渦輪葉片的缺陷對于預(yù)防危害性故障有重要意義。如果以熱風(fēng)作為激勵源，對正常和故障葉片分別進行相同的持續(xù)激勵，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)。