Active infrared thermography has gained increasing popularity for nondestructive testing and evaluation in various industrial fields, especially for composite structures. In this regard, thermal wave radar (TWR) imaging is recognized as the next-generation active thermography technology to obtain great resolution and depth range over the inspected objects. A critical aspect concerns the optimal test parameter selection to guarantee reliable quality assurance required for industrial products. In this work, single- and multiple-frequency TWR was investigated in a quantitative manner with the goal of optimizing the detection parameters in terms of probing range and lateral and depth resolution. The effects of test parameters, including sampling frequency, modulation frequency, chirp duration, chirp bandwidth, etc, were investigated in detail through experiments on a glass fiber reinforced polymer specimen with multi-scale diameter-to-depth ratio defects. This paper aims to help yield a better understanding of the physical mechanism behind TWR and propose a workable scheme for testing parameter selection in practical applications.

油中溶解气体是表征充油型变压器早期故障的重要特征量之一, 其组分和含量的高精度检测在变压器运行状态评估和故障预警中拥有重要的研究意义。 光声痕量气体检测技术作为一种光学检测手段, 具有无损、 高检测灵敏度、 大动态范围和样品无需前处理等优点, 有望实现多种变压器油溶解气体的在线检测。 基于傅里叶变换红外光谱仪, 结合高精度T型共振光声池, 建立傅里叶变换红外光声光谱检测系统, 选用CO2和C2H2作为气体样品, 开展多种变压油中溶解气体定量检测研究。 所设计的T型共振光声池主要由相互垂直的吸收腔和共振腔构成, 声探测器位于共振腔顶端远离入射光路, 避免了杂散光引起的噪声对光声信号的干扰。 光声池的共振频率主要由共振腔决定, 共振腔与入射光路垂直, 其长度不受水平面的狭窄空间的影响, 故可在有限的尺寸下实现低频共振, 满足光谱仪样品空间需求。 实验选用380 μL·L-1 CO2∶1 000 μL·L-1 C2H2∶N2的混合气体作为待测样品, 应用光谱仪中的宽谱光源, 选用6 cm-1空间分辨率, 采集并分析该气体样品的红外光声谱。 所有气体吸收峰清晰可见, 说明该方法可完成多种气体的同时检测。 在常温常压条件下, 2 349 cm-1入射光能量仅为12.6 μW时, CO2气体的检测精度为4 μL·L-1, 满足国家电网公司企业标准（Q/GDW 536—2010）变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范中在线监测装置技术指标对CO2气体最低监测极限值的要求; 1 360 cm-1入射光能量为30 μW时, C2H2气体在的检测精度为5 μL·L-1, 达到中华人民共和国电力行业标准变压器油中溶解气体分析和判断导则（DL/T 722—2014）中对运行中220 kV及以下的变压器和电抗器设备油中溶解气体含量C2H2含量上限的限定。 实验结果表明基于T增强型光声池气体检测系统结合了傅里叶红外光谱的广谱特性和光声气体检测技术的高灵敏度, 可实现多种变压器油中溶解气体的高精度定量检测, 有望为变压器运行状态监测和故障类型分析评估提供理论依据。

提出了一种四层光热辐射模型，研究了编织碳纤维增强聚合物(CFRP)的热扩散系数。以玻璃碳为参考材料，标定了实验装置，完成了孔隙率为0~18.32%的14组CFRP样品的检测实验。构造了最小二乘目标函数，利用遗传算法求出了最优解，得到了不同孔隙率下的CFRP热扩散系数。结果表明，14组CFRP样品的热扩散系数为3.01×10-7~8.73×10-7 m2/s，且随着孔隙率的增大整体呈下降趋势；当孔隙率小于1.00%时，热扩散系数的下降趋势较明显，但当孔隙率大于1.00%后，下降速度趋于平缓。

利用红外热成像技术，研究了编织碳纤维复合材料（CFRP）在纤维束编织平面内的热传导规律。根据激光调制加热原理，推导了纤维束平面内热扩散系数和相位梯度的关系，并搭建了相应的实验平台，对CFRP试件进行实验。以玻璃碳作为参考材料，将测得的红外辐射相位信号进行规格化处理，并利用高斯滤波去除红外热图像的噪声。实验结果表明，碳纤维复合材料的各向异性使其在纤维束编织平面各方向上的热传导呈现一定的规律，且与传导方向相关。当激光调制频率小于2 Hz时，可以测量得到CFRP试件在平面不同方向上的热扩散系数。

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)孔隙率与光热辐射(PTR)信号的影响，建立了四层PTR 理论模型，并搭建了相应的实验平台。采用三种不同直径的激光束分别对9 种孔隙率的CFRP 样品进行了实验，以玻璃碳为参考材料，对所得PTR 幅值和相位信号进行了规格化处理。实验结果表明，在功率一致的条件下，相同调制频率下的PTR 相位随着激光直径的减小而增加，而幅值刚好相反。激光束直径为0.2 mm 时，低频率扫描的PTR 相位信号随着孔隙率的增加而降低。