电缆终端局部放电缺陷特征短暂，缺陷范围与外部环境纠缠，很难准确定位，需要结合温度特征和模式识别特征共同检测，本文利用超声红外热成像的优势，提出基于超声红外热像的电缆终端局部放电缺陷检测方法，方法利用图像梯度化、灰度化处理采集到的电缆终端局部放电缺陷特征超声红外热成像图，并通过智能模式识别处理方法抑制采集图像的复杂背景，删除包含在电缆终端局部放电缺陷特征红外图像中的大面积地物及地面；根据 K-means聚类算法，圈定疑似局部放电缺陷特征范围，构建局部放电缺陷范围模板，经匹配参考范围后，得出疑似局部放电缺陷范围的温度特性信息，诊断电缆终端是否存在局部放电缺陷。实验结果表明，该方法可有效获取电缆终端局部放电缺陷部位，检测不同类型的电缆终端局部放电缺陷的平均精准率高达 98%，平均漏检率为 1%。

根据超声红外热像检测图像的特点，为实现图像中缺陷的识别，提出了一种结合改进的自适应遗传算法和二维最大熵的分割方法，以实现准确、快速地分割出目标缺陷区域。该方法首先对超声红外图像进行预处理，得到了去噪后的图像，然后通过二维最大熵算法选取阈值将图像分为目标区域和背景区域，并结合改进的自适应遗传算法，提高分割速度。实验结果表明，该方法可以有效地滤除图像噪声，相比于穷举法和基于简单遗传算法的二维最大熵分割，本算法具有较好的分割速度和分割精度。

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。

在超声红外热像检测中，激励强度、激励时间和工具杆与被测对象之间的预紧力等检测条件是影响缺陷热信号的重要因素。实验和仿真分析表明：激励时间和激励强度的增加将使裂纹生热增强，而预紧力的增加却使得裂纹生热呈现先增强后减弱的趋势，且检测条件对裂纹生热存在交互影响；另外，不恰当的检测条件将导致超声激励系统报警。基于检测条件对裂纹热信号和报警数据的影响分析，文中提出了采用多元非线性回归模型和Logistic回归模型以估算特定检测条件下裂纹检出概率和检测报警概率，最终确定了检测条件的选择范围。上述检测条件的优化方法能够为超声红外热像检测技术中检测方案的制定提供理论指导。

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。

为了提高超声锁相热像技术(ULT)的检测效率并获得最佳检测结果，对超声波调制、热图序列处理和检测参数选择进行了研究。阐述了超声锁相热像技术的检测原理并进行了理论分析，建立了ULT的检测系统。采用方波调制的超声波激励试件，用红外热像仪记录试件表面热图，并用瞬态处理方法对热图进行锁相处理得到相位图和幅值图实现对缺陷的检测。用该方法检测了钢板表面及近表面的微裂纹(微米级)和铝合金板内不同深度缺陷等接触界面类型缺陷。结果表明，检测A3钢板材料表面(近表面)裂纹时，调制频率可选择0.5 Hz，接触压力约0.25 kN，激励头与微裂纹的距离对检测结果几乎无影响，激励位置可根据试件结构而确定；由于降低调制频率可提高缺陷的检测深度，检测铝合金材料时，调制频率≤0.3 Hz能够探测到4 mm深度的缺陷；另外，该方法能够准确检测蜂窝夹层结构的脱粘缺陷。研究表明，研制的检测系统数秒内即可完成对接触界面类型缺陷的准确检测。