好的，红外检测是一种利用物体自身发射的红外辐射（热辐射）或物体对红外辐射的吸收/反射特性来进行检测的无损检测技术。其核心原理和常用方法如下：

一、 检测原理

1. 热辐射定律： 所有温度高于绝对零度（-273.15°C）的物体都会不断地以电磁波的形式向外辐射能量，这种辐射称为热辐射。红外辐射就是这种热辐射中波长范围在约0.75微米到1000微米（μm）之间的电磁波，人眼不可见。
2. 斯蒂芬-玻尔兹曼定律： 此定律指出，物体单位面积发射的红外辐射总功率（总辐射出射度）与物体绝对温度的四次方成正比。这意味着：
   • 温度越高的物体，其发射的红外辐射总能量越大。
   • 不同温度的物体，其红外辐射强度有显著差异。
3. 维恩位移定律： 此定律指出，物体辐射光谱中强度最大的波长与物体绝对温度成反比。简单说：
   • 温度较低的物体（如室温），其最强辐射波长在远红外区（约8-14微米）。
   • 温度较高的物体（如熔融金属），其最强辐射波长会向中红外甚至近红外区移动。
4. 辐射特性： 物体发射、吸收和反射红外辐射的能力（发射率、吸收率、反射率）取决于其材料、表面状态（粗糙度、氧化、油漆等）和温度。理想黑体的发射率为1（吸收所有辐射，也以最大效率发射辐射）；大多数真实材料的发射率介于0和1之间。了解目标的发射率对于准确测温至关重要。

核心思想： 通过检测目标物体发射或反射的红外辐射的强度、波长分布等特性，并将其转换成可视化的温度分布图（热像图）或温度数值，从而推断出目标物体的：

• 表面温度分布： 发现热点、冷点、温度异常区域。
• 内部结构/状态： 如内部缺陷（空洞、脱粘）、流体路径、材料厚度差异等，这些会影响热传导过程，导致表面温度分布异常（形成“热斑”或“冷斑”）。
• 物质成分/状态： 如通过特定红外波长的吸收光谱识别气体种类或浓度（主动式）。

二、 主要检测方法

根据目标物体是否被主动加热/照射，可分为两大类：

1. 被动红外检测法：

   • 原理： 仅探测目标物体自身自然发射的红外辐射。检测设备不主动提供热源或红外源。
   • 关键设备： 热像仪（热成像仪） 或 红外点温仪（红外测温仪）。
   • 典型应用：
     • 状态监测与故障诊断： 电气设备（检查线路过载、接触不良、电缆故障引起的热点）；机械设备（轴承过热、电机故障、润滑不良）；旋转窑炉温度监控。
     • 建筑检测： 查找建筑物外墙的保温缺陷、渗漏点、门窗气密性、暖通空调管道泄漏、屋顶积水。
     • 安防监控： 夜间或低照度环境下的目标探测与识别（人体、车辆等）。
     • 科研与医疗： 生命体温度分布（体温筛查、医学诊断辅助）、材料特性研究、环境监测。

2. 主动红外检测法：

   • 原理： 由外部设备主动向目标物体施加可控的热激励（如热灯、闪光灯、激光、超声、涡流等），使物体内部或表面温度产生可控变化（升温或降温）。然后，利用红外热像仪实时观察和记录物体表面的温度变化过程。
   • 热波检测： 这是一种非常重要的主动式方法。
     • 激励方式： 瞬时脉冲加热（闪光灯）、周期调制加热（锁相热成像）。
     • 过程： 热激励信号会在材料内部传播（热波传播）。当热波遇到内部不连续处（如裂纹、脱粘、分层、异物、孔洞）或厚度变化时，其传播特性（如扩散速度、反射、折射）会改变，导致缺陷上方（或下方）区域的表面温度变化规律（冷却速率、相位差、振幅差）与完好区域不同。
     • 优势： 能检测埋藏较深的或细小的近表面缺陷；可提供更多关于缺陷深度、尺寸、性质的信息（通过分析不同时间或相位点上的热图像）。
   • 关键设备： 红外热像仪 + 可控热/能量激励源（闪光灯、加热灯阵、超声波/涡流激励设备等）。
   • 典型应用：
     • 材料无损检测： 复合材料（碳纤维、玻璃纤维）的分层、脱粘、冲击损伤；金属结构中的裂纹、腐蚀减薄、焊接缺陷；陶瓷、塑料等非金属材料的内部缺陷。
     • 电子元器件检测： PCBA焊点缺陷、IC芯片内部分层。
     • 艺术与考古： 分析壁画、油画下的底层结构；文物内部状态评估。

三、 关键性能参数

• 热灵敏度（NETD）： 能分辨的最小温差（如0.05°C，0.03°C）。值越小，对细微温差越敏感。
• 空间分辨率（IFOV）： 仪器能分辨的最小目标尺寸或角度（如毫弧度）。决定图像的清晰度。
• 测温范围： 能测量的最低和最高温度（如 -40°C 至 +2000°C）。
• 图像分辨率： 探测器像素数（如 320x240， 640x480），影响图像细节。
• 帧频： 每秒可采集图像的帧数（Hz）。对观察快速变化的动态过程很重要。
• 工作波段： MWIR（中波红外：3-5μm）、LWIR（长波红外：8-14μm）等。不同波段有不同适用场景（如穿透烟雾、大气衰减影响）。
• 探测器类型： 非制冷（如微测辐射热计）和制冷型（如锑化铟（InSb）、碲镉汞（MCT））。制冷型灵敏度高、响应快，但成本高、体积大。

四、 优缺点

• 优点：
  • 非接触式：不影响目标物体，安全。
  • 直观：提供整个区域的温度/热分布图像，便于全局观察和定位。
  • 实时/快速：可实时观察温度分布变化。
  • 适用范围广：适用于导电/非导电材料、固体/液体/气体、大小目标。
  • 可量化：可进行温度测量。
• 缺点：
  • 主要反映表面温度：对深层缺陷的检测能力有限（尤其是被动法）。
  • 发射率影响：需要准确设置目标发射率或进行补偿。
  • 环境干扰：空气对流、风、阳光反射、背景辐射等会影响精度。
  • 分辨率限制：相比可见光成像，红外图像空间分辨率通常较低。
  • 成本：高性能热像仪通常比较昂贵。

总结

红外检测的核心在于捕捉和分析物体自身发射或被调制反射/吸收的红外热辐射信息，通过将其转换成温度信息，来实现对物体表面温度分布、内部结构缺陷或材料特性的检测。无论是被动地监测设备发热情况，还是主动地通过热激励探查内部结构，红外热成像技术都是一种极其强大且应用广泛的无损检测手段。