构件表面或内部的微裂纹、分层等界面类缺陷是导致构件破损、失效的主要原因之一。对构件上的缺陷进行高效、准确地检测与评估是监视构件质量、保证设备安全运行的有效手段。超声红外锁相热像检测法是一种以调幅超声波做激励源、采用锁相技术的红外无损检测方法。它能够快速、可靠地检测金属、复合材料等构件的表面及内部接触界面类缺陷,如裂纹等,具有检测效率高、探测深度深等优点。因此,超声红外锁相热像检测法在航空航天、汽车制造、铁路安全等领域具有广阔的应用前景。为发挥超声红外锁相热像检测法的技术优势,本文从检测原理的理论分析、检测参数的选择、红外图像序列的锁相处理、缺陷的定量化评估等方面进行系统地研究。运用波动理论、接触动力学和传热学等理论对超声红外锁相热像法的缺陷检测过程进行了理论分析;采用有限元法对调幅超声波激励构件于缺陷处衰减生热、在构件表面形成温度场的机-热耦合过程进行了仿真计算,并在频域内对计算得出的温度场进行分析,研究了红外图像序列分析参数与缺陷检测参数对检测结果的影响规律。研制激励头部件及超声驱动电源,根据检测要求设计激励头部件的气动加载装置和五自由度的运动工作台,实现了对构件任意位置进行调幅超声波激励,完成了超声红外锁相热像检测法激励系统的研制与搭建,给出此系统的性能与技术指标。为开发该检测法的红外成像软件系统,对热像仪输出数据进行分析与读取,得到红外图像序列;研究红外图像序列锁相处理的算法,提出了基于短时傅立叶变换幅值-相位极值法和基于小波变换增强法,通过所提算法与常用的相关算法、傅立叶变换法的对比性试验研究,指出了其优越性。采用所研制的检测系统对预制表面微裂纹和内部模拟界面缺陷进行检测试验,校验该检测系统的实用性;通过对Q235材料试件表面微裂纹和内部模拟界面缺陷的系统检测试验,研究了检测参数对检测结果的影响规律,分析了检测构件上存在多个生热点时,热波间的干扰对缺陷检测的影响;通过对不同深度缺陷的检测试验,分析了检测参数对超声红外锁相热像法可探测深度的影响规律。为了实现对缺陷的定量化检测,将先进的图像处理技术与模糊逻辑理论应用到超声红外锁相热像法的缺陷定量化检测中。根据幅值图与相位图上幅值与相位的分布特点,提出了基于Canny边缘算子的阈值优化法,用以对缺陷几何特征进行识别,进而计算出缺陷尺寸,实现了对缺陷形状的判断与尺寸的计算;采用自适应模糊神经网络,通过试验参数与试验数据建立起模糊推理系统,该系统能够对缺陷深度进行准确判定。从而实现了超声红外锁相热像法对缺陷的准确探测及定量检测。