牙齿龋损是人类一种广泛存在的口腔疾病, 如何能够尽早的发现早期龋齿, 对患者牙齿龋损的预防与治疗具有重要意义。 介绍了基于光热效应的光热锁相热成像技术, 光热锁相热成像技术具有无损伤、 高效率及探测面积大等优势被广泛应用于各类材料的无损检测。 基于光热锁相热成像技术原理对人为模拟龋损的人类离体牙齿组织进行成像检测试验研究。 首先开展了对不同模拟龋损位置离体牙齿的光热锁相成像试验, 采用防酸指甲油对牙齿组织测试面进行开窗受控龋损（开窗大小为5 mm×5 mm）, 其中模拟龋损部位分别选择在牙齿组织的邻接面及牙颌面。 试验结果显示, 牙齿组织模拟龋损位置热波幅值增大, 相位滞后增大且光热锁相成像的幅值图与相位图与X射线成像相比对模拟龋损部位表现出高敏感及高特异性; 光热锁相成像技术对邻接面龋损比牙颌面龋损具有较高特异性。 其次开展了对平滑面牙齿组织样本的多天(0, 1, 2, 4及6 d)模拟龋损光热锁相成像跟踪试验研究, 牙齿组织龋损程度采用X射线方法进行量化。 试验结果表明, 当龋损时间小于6 d时, X射线方法无法对龋损位置进行有效识别, 而采用光热锁相热成像技术检测模拟龋损1 d的牙齿组织时, 幅值差为3.82, 相位差为10.57°, 证明光热锁相热成像方法对牙齿组织龋损具有较高敏感性。 提取的光热锁相成像幅值与相位与龋损时间具有良好的相关性。

建立了Chirp调制激光激励的红外热波雷达成像检测系统, 提出了基于分数阶傅里叶变换的Chirp锁相算法和基于希尔伯特变换时域积分的HT算法, 实现了对CFRP层板缺陷的检测; 合理设计了模拟缺陷的尺寸分布范围与缺陷判定准则, 采用Hit/miss法分析了信号提取算法对检测概率的影响; 给出了不同检测参数与判定阈值情况下, 相关算法、Chirp锁相算法和HT算法提取结果的检测概率数据, 确定了红外热波雷达成像系统对CFRP层板缺陷的检测概率水平。

针对脉冲红外热成像检测缺陷构件时, 红外图像噪声较大、边缘信息模糊等特点, 提出了一种基于模糊C均值聚类和Canny算子相结合的边缘检测新方法。该方法首先对输入的红外图像进行整体灰度变换, 采用模糊C均值聚类对图像进行区域分割、提取和二值化; 再将各个区域进行叠加, 使红外图像的边缘变得连续; 最后, 采用Canny算子对处理后的图像进行边缘检测, 实现缺陷的识别。在图像边缘检测基础上, 分析了图像定位缺陷位置与实际缺陷位置之间的相对误差, 并运用物像关系, 实现缺陷几何尺寸的定量检测。结果表明: 该方法对缺陷边缘识别完整清晰, 具有较高的定位精度和抗噪能力, 有利于缺陷的识别与定量检测。

激光诱发硅太阳能电池产生载流子，由于少数载流子的复合而发射红外辐射.基于一维载流子传输方程，建立了调制激光诱发PN结少数载流子密度模型，利用该模型仿真分析了载流子寿命、扩散率、表面复合率及光电压对辐射复合产生红外辐射信号的影响.利用InGaAs红外探测器(0.9~1.7μm)记录激光诱发载流子辐射复合的红外辐射信号，用数字锁相放大器提取了幅值与相位.通过频率扫描试验获得了多晶硅太阳能电池载流子传输参数.

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。

研究了红外锁相法热波检测技术的原理、缺陷深度测量及在蜂窝夹层结构及焊接构件检测中的应用。建立了二维热传导有限差分模型，采用该模型计算了强度按正弦规律变化的热流引起试件表面温度变化的历程，基于锁相法提取了有缺陷与无缺陷处的准稳态温度变化，并计算了二者的相位差。然后，建立了热波在试件中传导的热-电等效模型，利用该模型对红外锁相法热波检测技术进行了仿真研究，得到了缺陷深度和反射热波与入射热波相位差之间的关系。最后，采用红外锁相法热波检测技术对模拟缺陷的蜂窝夹层结构试件和实际焊接构件进行了无损检测试验。结果显示，有限差分模型和热-电等效模型计算有缺陷与无缺陷处的相位差与试验结果基本一致，偏差<5%，表明采用红外锁相法热波检测技术能够快速、准确地获得缺陷大小、位置等，该技术也适用于有复杂曲面结构的构件。