为揭示超声红外热成像检测中缺陷区域的生热机理，考虑预紧力对缺陷生热的影响，采用裂纹试件开展了预紧力分别为100、150、200 N的检测试验，发现裂纹区域温度与预紧力正相关，裂纹两端的生热量明显高于裂纹中段，尖端热斑最明显，且不同预紧力下圆形热斑最明亮。基于单自由度有阻尼位移激励系统和热源温度场叠加法建立了超声激励下裂纹生热的简易数学模型，通过计算参考点P■和裂纹尖端点P■的温度变化，发现P■点温度变化与试验结果一致，随着预紧力增大，P■点的计算结果与试验温升曲线拟合误差减小，且温升速率变化逐渐趋于一致。该模型能够较好地描述裂纹的生热过程，为超声红外热成像检测的加载参数优化提供了模型基础，具有一定的理论意义与工程价值。

复杂型面叶片由于其结构复杂, 缺陷检测困难, 针对这类叶片的无损检测研究一直是国内外关注的热点。文中基于超声激励下含缺陷介质的摩擦生热模型, 分析缺陷处的热流传导, 推导了含裂纹叶片简化模型的表面温度场。针对复杂型面叶片裂纹处的生热模型, 应用有限元方法进行了数值仿真。仿真结果表明, 激励时间越长, 裂纹缺陷区域温升越大; 温升速率随时间增加呈先上升后下降的趋势。利用超声红外热成像检测平台, 对含裂纹的汽轮机叶片进行检测。实验结果表明, 当预紧力处于100~150 N时, 裂纹区域生热最明显, 叶片裂纹检测效果最好。基于数值仿真和实验表明, 超声红外热成像技术可以有效地检测出复杂型面叶片中的裂纹缺陷,具有一定的工程指导意义和广泛应用前景。

涡流脉冲热像技术是一种将电磁生热和红外热成像相结合的新型无损检测技术。针对金属疲劳裂纹生热研究不深入的问题，本文以含有贯穿的疲劳裂纹金属平板试件为研究对象，搭建了涡流脉冲热像检测实验系统，并建立了涡流脉冲热像有限元模型，分析了涡流脉冲热像检测中裂纹生热的规律。研究结果表明：在红外热像中，同一时刻越靠近裂纹根部的位置，温升的最大值越大；在激励过程中，裂纹区域的温升逐渐升高，当激励结束时，裂纹区域的温升则具有逐渐下降趋势，并且呈现先迅速后缓慢的下降速度。进一步揭示了裂纹尺寸对裂纹区域温升的影响。

在涡流脉冲热像检测中, 检出概率是评价检测可靠性的最重要的指标之一。通常, 检出概率是指在特定检测条件下特定尺寸的缺陷被检出的概率。首先, 以含有不同尺寸疲劳裂纹的金属平板试件为研究对象, 通过正交试验方案设计, 完成了对不同检测条件下不同尺寸裂纹试件表面热响应信号的提取; 然后, 采用线性回归模型建立了裂纹区域的热响应信号与裂纹尺寸的定量化关系, 并采用极大似然估计法给出了裂纹检出概率模型中的具体参数; 最后, 基于Wald方法求得了检出概率的置信区间, 并绘制了检出概率曲线。研究成果可为涡流脉冲热像检测的可靠性评估提供量化依据。

超声红外锁相热像技术是一种将调制激励和锁相技术应用于红外热像检测的新型无损检测技术。针对缺陷生热及传热研究中存在的摩擦生热过程难以有效模拟、缺陷内部生热机理不清等理论问题, 采用电-力类比方法, 建立了含疲劳裂纹金属平板与超声激励系统的有限元模型, 研究了调制超声激励下裂纹区域和裂纹面的生热特点, 结果表明: 在调制超声激励下, 裂纹区域生热呈现出周期性上升的特点, 因预紧力的作用, 靠近激励同侧的裂纹面区域生热更明显。基于仿真分析和Green函数, 建立了裂纹摩擦生热的传热理论模型, 进一步探究了裂纹区域温度分布规律; 最后利用被测平板上下表面温度比值(P值)对热源深度进行了估计, 证明了仿真结果与理论计算的一致性。研究成果将进一步丰富超声红外锁相热像技术的理论基础。

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术, 裂纹生热效果直接决定了裂纹的可检测性, 而激励源位置是影响裂纹生热的因素之一。针对激励源位置对裂纹生热影响不清楚的问题, 建立了超声换能器与被测金属平板的有限元模型, 并搭建了超声红外热像检测系统; 研究了不同激励源位置时裂纹的生热特性; 并利用等效摩擦力、等效速度以及等效热流进行了有效验证。研究表明: 当激励源位于裂纹面正下方时, 由于裂纹面两侧振动同步, 裂纹生热效果将受到抑制; 而随着激励源位置向两侧移动, 裂纹生热呈现出先波动上升后波动下降的趋势, 而且预紧力越大波动越剧烈。研究成果有效地揭示了激励源位置对裂纹生热的影响规律, 为超声红外热像技术的检测优化奠定了理论基础。

超声红外热像检测技术的可靠性研究具有重要意义，特定检测条件下不同缺陷的检出概率是衡量检测可靠性的根本方法。文中制作了一系列含疲劳裂纹的45钢试件，实验结果表明：当检测条件确定时，裂纹区域响应热信号随着裂纹尺寸的增大而增强，响应热信号的对数与裂纹尺寸大体上呈线性关系。基于超声红外热像检测数据的统计特征，确定了回归分析模型中变量的形式，采用极大似然估计和Wald法分别给出了检出概率曲线的参数及其置信区间。研究成果能够为评价超声红外热像技术中检测可靠性提供量化依据。

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术，缺陷区域生热特性的研究有利于最优化检测方案的制定。实验分析表明：超声激励作用于含贯穿裂纹的金属平板时，与激励同侧的裂纹区域温度升高比异侧更明显，但裂纹面总体的生热效率稳定。针对上述实验现象，采用显式有限元方法建立了与实验系统对应的仿真模型,进行了机热耦合分析。在仿真模型中，采用压电-力类比方法模拟超声换能器的逆压电效应，并引入动态松弛模拟预紧力对被测平板初始状态的影响。仿真与实验结果得到了一致的裂纹区域温度分布和裂纹面生热规律，建立了裂纹面生热效率与裂纹面摩擦力及相对运动速度之间的联系，揭示了工具杆和被测平板之间的预紧力使裂纹面接触状态改变是裂纹生热向激励同侧偏移的直接原因。

为实现对复合材料表面及浅表面损伤的快速检测，采用振动热成像技术，对复合材料在疲劳、冲击等不同作用下产生的损伤进行了检测研究。分析了瞬时性和周期性两种内生热源形式下平板构件的表面温度场分布。基于有限元法计算了表面裂纹、浅表面分层及内部脱粘等不同类型损伤在振动激励条件下的生热情况。在设计制作复合材料疲劳裂纹试件和冲击损伤试件的基础上，利用超声波发生器和红外热像仪开展了试验研究。结果表明: 振动热成像技术能够快速准确地检测到复合材料表面及浅表面的紧贴型损伤; 通过红外序列图中热斑形状可判断损伤的类型。

采用脉冲激光沉积法在倾斜 SrTO3 (100) 衬底上制备出高质量的 Sr2 FeMoO6 薄膜,观察到薄膜在可见、 红外波段的脉冲激光照射下具有很大的激光感生 热电势效应(LITV)。研究表明,用1064 nm和532 nm波长的脉冲激光从薄膜表面垂直照射时,薄膜表面产生的最大峰 值电压分别为0.9 V和0.8 V, 并且 LITV 信号与激光能量成良好的线性关系,可用以制造高灵敏度的激光功率计/能量计。 当激光从 SrTO3 衬底方向照射时, LITV 极性发生变化。上述现象用各项异性 Seebeck 效应给予了解释。