第1章 绪论 3
1.1 粘接结构主要特点及缺陷 5
1.1.1 粘接结构的主要特点及缺陷 5
1.1.2 粘接结构无损检测方法综述 6
1.2 红外热波成像检测技术的国内外研究与应用现状 7
1.2.1 热波理论国内外研究现状 7
1.2.2 热激励源问题的研究现状 9
1.2.3 陷定量识别方法研究 10
1.2.4 存在的主要问题 12
1.3 本书的主要工作 13
第2章 基于热波理论的热传导特性分析 17
2.1 红外热波成像检测的基本原理 17
2.2 瞬态导热微分方程及其定解条件 18
2.2.1 导热微分方程 18
2.2.2 瞬态导热微分方程的定解条件 21
2.3 不同热激励条件下的瞬态热传导分析 22
2.3.1 脉冲热激励热传导分析（PT） 23
2.3.2 持续加热热传导分析（ST） 24
2.3.3 锁相热激励热传导分析（LT） 25
2.3.4 功率超声激励产生内热源热传导模型（UT） 26
2.4 含缺陷半无限大平板结构脉冲热激励条件下的表面温度场分析 27
2.5 含缺陷圆柱结构脉冲热激励热传导特性分析 29
2.6 实际脉冲热激励条件下表面的温度场分布 31
2.7 本章小结 34
第3章 热波传导数值分析及脉冲热激励源的参数优化 37
3.1 基于有限元理论的热传导分析 37
3.2 正交各向异性复合材料脉冲红外热波成像检测数值分析 38
3.2.1 建模与划分网格 39
3.2.2 初始条件及边界条件 39
3.2.3 计算结果与分析 40
3.3 固体火箭发动机多层粘接结构脉冲红外热波成像检测数值分析 42
3.3.1 建模、划分网格及定解条件 43
3.3.2 计算结果与分析 44
3.4 脉冲热激励源的参数优化研究 46
3.4.1 几种典型的检测参数 46
3.4.2 脉冲热流密度与检测参数关系分析 48
3.4.3 脉冲宽度与检测参数关系分析 49
3.4.4 脉冲能量对检测能力的影响分析 49
3.5 基于多脉冲热激励的复合材料结构热传导特性分析 51
3.5.1 多脉冲（Multi-pulse）概念的提出 51
3.5.2 多脉冲对缺陷检测能力的影响分析及间隔时间优化 51
3.5.3 多脉冲热激励的实验验证 54
3.6 本章小结 56
第4章 缺陷定量识别与重建方法研究 61
4.1 红外图像序列数据处理及分析方法 61
4.1.1 常规红外图像处理方法 61
4.1.2 动态热层析技术 66
4.1.3 脉冲相位法 67
4.1.4 红外图像序列分段拟合重建 68
4.1.5 基于图像序列微分和差分相结合的缺陷对比度增强方法 71
4.2 脱粘缺陷大小的定量识别 74
4.2.1 最大对比度阈值分割的缺陷大小识别 74
4.2.2 基于数学形态学分水岭方法的缺陷分割 76
4.3 脱粘缺陷深度定量识别 77
4.3.1 采用最佳检测时间计算缺陷深度 77
4.3.2 基于BP神经网络的缺陷深度和大小计算 78
4.4 基于实验数据与有限元分析相结合的缺陷重建算法 80
4.4.1 缺陷模型修正单元 80
4.4.2 FEM仿真单元 84
4.4.3 缺陷重建过程 84
4.4.4 实验验证 84
4.5 本章小结 86
第5章 固体火箭发动机壳体粘接结构红外热波成像检测实验 91
5.1 实验概述 91
5.1.1 实验目的 91
5.1.2 实验设备 91
5.1.3 固体火箭发动机壳体试件描述 92
5.1.4 实验准备及实验参数选择 92
5.2 含分层缺陷的层状玻璃纤维复合材料试件检测及分析 93
5.2.1 含分层复合材料试件 93
5.2.2 实验结果及分析 94
5.2.3 缺陷大小、深度的定量识别 95
5.3 含脱粘缺陷的钢壳体／橡胶绝热层试件检测及分析 96
5.3.1 平底洞模拟的钢壳体／绝热层脱粘缺陷检测 97
5.3.2 聚四氟乙烯夹层模拟的脱粘缺陷检测 100
5.3.3 结论 102
5.4 含脱粘缺陷玻璃纤维／橡胶绝热层试件检测及分析 102
5.4.1 平底洞模拟的圆形脱粘缺陷红外热波成像检测 103
5.4.2 聚四氟乙烯模拟的正方形脱粘缺陷检测 105
5.4.3 大面积空气脱粘缺陷的红外热波成像检测 108
5.4.4 紧贴性脱粘缺陷的红外热波成像检测 108
5.4.5 结论 110
5.5 含脱粘缺陷的壳状钢壳体／橡胶绝热层试件检测及分析 110
5.5.1 圆柱形小曲率钢壳体／绝热层平底洞试件热波检测 110
5.5.2 球形小曲率钢壳体／绝热层平底洞试件的热波检测 114
5.5.3 结论 119
5.6 某型复合材料SRM红外热波成像检测及分析 119
5.7 本章小结 121
第6章 粘接结构红外热波成像检测能力评估 125
6.1 检测参数影响因素分析 125
6.1.1 热波检测的适用性分析 125
6.1.2 材料参数对检测参数影响分析 126
6.1.3 缺陷参数对检测参数影响分析 130
6.1.4 环境因素对检测参数影响分析 135
6.1.5 热激励源参数对检测参数影响分析 136
6.1.6 参数处理 137
6.2 固体火箭发动机壳体脱粘缺陷红外热波成像检测能力评估 138
6.2.1 玻璃纤维复合材料检测分辨率分析 138
6.2.2 钢壳体／绝热层缺陷检测分辨率分析 140
6.2.3 玻璃纤维壳体／绝热层缺陷检测能力分析 142
6.3 固体火箭发动机壳体粘接结构的检测策略 144
6.4 本章小结 145
第7章 固体火箭发动机壳体粘接结构红外热波成像检测系统设计 149
7.1 脉冲闪光灯热激励红外热波成像检测系统整体功能设计 149
7.1.1 硬件系统功能设计 149
7.1.2 软件系统功能设计 150
7.2 硬件系统的详细设计方案 151
7.2.1 红外热像仪的选择 151
7.2.2 脉冲热激励的研制 154
7.2.3 反光板和遮罩的设计 156
7.3 红外图像处理和缺陷识别软件系统开发 157
7.3.1 系统开发环境 157
7.3.2 系统的主要功能和总体框架 157
7.3.3 热波图像序列处理技术运行界面 158
7.4 系统实验和验证 163
7.5 本章小结 166
参考文献 167