紅外鎖相熱像檢測技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的新型數(shù)字化無損檢測技術(shù)，紅外鎖相熱像檢測技術(shù)是將紅外熱成像技術(shù)與數(shù)字鎖相技術(shù)相結(jié)合，采用強(qiáng)度按正弦規(guī)律變化的外激勵(lì)源對試件或材料進(jìn)行激勵(lì)，在構(gòu)件表面引起的溫度變化也為正弦規(guī)律變化，構(gòu)件表面溫度以加載頻率振蕩變化，其幅值與相位與材料特性有關(guān)，當(dāng)樣件結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在缺陷（結(jié)構(gòu)不連續(xù)）時(shí)，則在樣件有缺陷處與無缺陷處對應(yīng)表面引起的溫度變化將產(chǎn)生幅值和相位差異，通過計(jì)算樣件表面溫度變化的相位圖和幅值圖可確定內(nèi)部缺陷特征。由于相位信息比幅值信息更豐富，能夠進(jìn)一步改善信噪比，與材料表面輻射發(fā)射率、環(huán)境條件及構(gòu)件結(jié)構(gòu)等無關(guān)，可獲得更多的缺陷信息，圖2給出了紅外鎖相熱像無損檢測的原理圖。

由熱擴(kuò)散長度計(jì)算模型可知，對于給定材料，缺陷深度越深，則調(diào)制頻率越小，這樣才能保證調(diào)制熱波擴(kuò)散到缺陷位置。對于給定材料和缺陷，可計(jì)算調(diào)制頻率的取值范圍，即滿足最大調(diào)制頻率的熱波能夠擴(kuò)散到缺陷位置。

紅外鎖相熱像檢測技術(shù)的信號(hào)處理算法主要包括基于硬件實(shí)現(xiàn)的模擬鎖相器、傅立葉變換算法、雙路數(shù)字鎖相相關(guān)處理算法等。

鎖相處理是從含有噪聲信號(hào)中選擇性提取按特定頻率周期性變化信號(hào)的處理技術(shù)，為了盡可能抑制噪聲影響，在鎖相處理過程中，需采用中心頻率與鎖相頻率相匹配的極窄帶濾波器對信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以改善信噪比。紅外鎖相法熱波檢測采用的模擬鎖相器是一種正交型的鎖相放大器，圖11給出了該模擬鎖相器結(jié)構(gòu)示意圖。

通過以上兩路信號(hào)的輸出可以計(jì)算被測正弦波信號(hào)的幅值和相位。

采用模擬鎖相器能夠快速進(jìn)行熱波信號(hào)的鎖相處理，但在處理過程中，由于熱波信號(hào)中存在噪聲，噪聲信號(hào)也會(huì)被放大，故要求帶通濾波器具有極窄帶濾波特性，盡可能消除噪聲的影響，提高信噪比。

傅立葉變換算法既可用于正弦規(guī)律調(diào)制的熱波信號(hào)，也可用于方波或脈沖調(diào)制的熱波信號(hào)，紅外熱像儀采集試件表面熱波信號(hào)的圖像序列，利用FFT算法能夠?qū)︽i相頻率熱波信號(hào)進(jìn)行提取，也可通過掃描方式提取該信號(hào)。采用FFT算法對熱波信號(hào)進(jìn)行鎖相頻率提?。ㄏ喈?dāng)于極窄帶濾波器，可進(jìn)行微弱信號(hào)的提?。瑢π盘?hào)進(jìn)行極窄帶通濾波。FFT算法對紅外圖像序列進(jìn)行處理，通過計(jì)算幅值和相位可得到試件存在缺陷的特征信息。為了能夠準(zhǔn)確提取鎖相頻率的諧波信號(hào)，要求采樣序列數(shù)N應(yīng)滿足整周期采樣，對于給定圖像序列的傅立葉變換

雙路數(shù)字鎖相相關(guān)處理算法是Sin/Cos相關(guān)運(yùn)算實(shí)質(zhì)是對采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化計(jì)算實(shí)現(xiàn)模擬鎖相器，該算法對試件表面溫度信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，能夠提取含有主要信息的低頻諧波信號(hào)，抑制高頻諧波信號(hào)。圖中給出了雙路Sin/Cos數(shù)字鎖相相關(guān)處理算法的原理圖。