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、物理與化學結構特征、波長和溫度等因素有關?；谠撛?，采用紅外熱像儀記錄構件的紅外熱圖，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的基礎。

近年來，紅外熱成像檢測技術受到國內外學者和工程技術人員的廣泛關注，被逐漸應用于航空航天、電氣、土木工程、醫(yī)學等諸多領域。

一、紅外熱成像檢測技術分類

根據(jù)引起溫差的方式不同，紅外熱成像檢測技術可劃分為主動式和被動式。主動式紅外熱成像檢測技術可以對物體表面進行快速、準確的檢測，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、鎖相紅外熱成像檢測技術和超聲紅外熱成像檢測技術等，本文主要介紹以下3種常用的紅外熱成像檢測技術。

1、脈沖紅外熱成像檢測技術

脈沖紅外熱成像技術是一種集光、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，熱流在被測構件內部傳導過程中，若構件內部存在缺陷或損傷，則使得物體內部熱分布存在不連續(xù)性結構，從而導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：對于復雜結構構件檢測較困難；對熱源均勻性要求非常高；檢測構件厚度有限。

2、鎖相紅外熱成像檢測技術

鎖相紅外熱成像檢測技術的工作原理（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件進行加熱，采用紅外熱像儀采集構件表面的溫度信息。鎖相紅外熱成像技術的優(yōu)點是：無加熱不均的影響；相位圖與構件表面發(fā)射率無關；不會導致材料發(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。當然，該技術也存在著一些不足，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)也相對較復雜。

3、超聲紅外熱成像檢測技術

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件表面，利用其特定振動激勵源促使物體內部產(chǎn)生機械振動，使得缺陷部分因熱彈和滯后效應導致聲能在物體中衰減而轉化成熱能。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)構件內部缺陷的識別與判定。

超聲紅外熱成像技術的檢測靈敏度更高，還可對物體更深的亞表面裂紋進行檢測，以及對復合材料內部分層或脫粘進行檢測。由于該技術實驗系統(tǒng)比較復雜，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的應用

1、在航天航空領域中的應用

發(fā)動機渦輪葉片是飛機能量轉換的關鍵部件，所以準確高效地檢測渦輪葉片的缺陷對于預防危害性故障有重要意義。如果以熱風作為激勵源，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，就可以清晰準確的找出缺陷位置，為后續(xù)的維修等工作提供依據(jù)。