固体发动机大量应用于火箭、导弹等多个领域,药柱包覆层作为发动机装药的重要组成部分,不仅直接影响发动机内弹道性能,同时也是其使用寿命的决定性因素之一,其稳定性、可靠性备受关注。药柱包覆层成型或存放过程中,由于药柱包覆层受材料特性、成型或制造工艺、贮存运输及服役环境等影响,易产生裂纹、凹坑、鼓包、气孔或孔洞和厚度不均等缺陷。药柱包覆层缺陷的存在会严重影响推进剂药柱的燃烧性,进而影响固体火箭或导弹发动机的使用寿命、工作性能,甚至安全性。在生产、存储及服役过程中迫切需要简单、有效、快速的无损检测方法或技术实现药柱包覆层的可靠检测。红外脉冲(热波)成像及动态热层析检测技术是一种具有非接触、直观、检测面积大及高效可靠的新型无损检测技术,为药柱包覆层缺陷检测提供了一种新方法。因此,本文对药柱包覆层缺陷的红外脉冲(热波)成像及动态层析检测技术进行系统深入的研究。研究了脉冲热流作用在药柱包覆层的脉冲热响应特性,建立了一维脉冲热响应解析模型与二维极坐标系热传导数学模型,通过一维解析计算与二维有限差分数值计算,分析了脉冲热流激励脉冲宽度、脉冲峰值能量及缺陷尺寸与深度对脉冲热信号变化的影响及规律。研究了脉冲热流作用药柱包覆层的三维热传导过程及温度场分布,提出了偏最小二乘回归PLSR、基于PCA增强的独立成分分析ICA及复小波变换的脉冲热波信号特征提取算法。通过三维有限元数值仿真分析了加热或表面发射率不均、热信号采样频率、脉冲峰值能量及药柱包覆层内部缺陷尺寸与深度对脉冲热波信号特征分布或对比度的影响及规律。研制了红外脉冲(热波)成像检测系统,实现了对药柱包覆层缺陷的高效、可靠检测。通过检测试验,研究了不同脉冲热波信号特征提取算法的特征对比度及缺陷信噪比的变化规律,分析了各种特征提取算法(傅里叶变换FFT、主成分分析PCA、偏最小二乘回归PLSR与独立成分分析ICA)的缺陷探测能力,验证了仿真分析结果的正确性。研究了药柱包覆层缺陷红外脉冲热波成像检测特征图像盲分离边缘增强方法,分析了脉冲热波特征图像主要噪声来源及特性。对比了经典图像增强算法和小波变换增强算法对脉冲热波特征图像的增强效果。探讨了小波基函数、小波分解层数和阈值算法对小波变换盲分离增强降噪能力的影响及规律。研究了缺陷边缘提取和尺寸检测方法,对于较大尺寸药柱包覆层缺陷(直径≥8mm),缺陷尺寸检测偏差≤5%。研究了药柱包覆层缺陷红外脉冲热波成像的动态热层析(DTT)检测技术,提出了基于脉冲热波特征图融合的动态热层析方法,实现了药柱包覆层样件内部缺陷分布及形貌的三维可视化检测,层析检测缺陷深度的最大相对偏差<20%。探讨了基于复小波变换CWT的动态热层析方法,该方法也可实现药柱包覆层内部缺陷的层析成像检测,但层析检测缺陷深度的偏差较大。