自然界一切溫度高于絕對零度的物體都會向外界發出紅外輻射，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。基于該原理，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、醫學等諸多領域。

一、紅外熱成像檢測技術分類

根據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）是由函數發生器控制激勵熱源發出按照正弦規律變化的光源強度，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點是：無加熱不均的影響；相位圖與構件表面發射率無關；不會導致材料發生損傷等。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，后續數據處理較困難，實驗系統也相對較復雜。

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，為后續的維修等工作提供依據。

2、在電氣領域的應用

測試對象可包括變電所空壓機互感器接頭、變壓器零線接頭、供電廠照明線接頭、電車隧道電纜過載、空氣開關接頭和高壓線電纜中間接頭溫度等。通過對變電站和輸電線路的定期測溫，可有效避免不必要的損失，為工廠的安全運行提供了重要保障。

3、在土木工程領域的應用

當外墻飾面材料發生空鼓現象時，空鼓位置處形成很薄的空氣層，而空氣層的隔熱性能會導致空鼓處的熱量不能及時傳給基底及墻體，因此可通過采集外墻表面的溫度場變化，來判斷飾面工程質量。

4、在醫學領域的應用

紅外熱成像技術可作為一種高效可靠的非接觸式測溫技術，提供實時可視化的人體溫度分布圖。發燒、皮膚燒傷、甚至皮膚潰瘍或皮膚移植等情況都可以由靈敏度高的紅外熱像儀進行檢測和監控。紅外熱成像技術還在早期皮膚癌的檢測、疼痛治療、燒傷程度判斷醫學應用有著重大的作用。

三、紅外熱成像技術的發展趨勢

紅外熱成像技術作為一門新興的無損檢測技術，具有非接觸、大面積、響應快等諸多優點。隨著國內外學者對紅外熱成像檢測技術的不斷深入，在今后一段時間內，將主要側重于以下幾個方面的研究：將由定性研究向定量研究轉變，并逐漸走向標準化；采取更多樣的激勵方式，并將多種檢測技術與紅外熱成像技術融合使用，以實現更加高效、精確檢測；隨著數學和計算機科學的迅猛發展，將會涌現出更多先進的信號處理算法，更加有效地實現缺陷特征的提取。