油气管道建设涉及到国家能源安全、人民生命财产安全,管道补口处的粘接缺陷导致的事故在国内外油气泄漏和爆炸事故中占据很高的比例。油气管道防腐层由聚乙烯材料构成,其大壁厚、导热系数低的特点使超声,渗透等检测方法难以有较高的检测效率,红外无损检测方法可以使检测仪器与被测试样无接触,检测效率高且可检测的面积较大,被广泛应用于航空建设、机械电子及医疗卫生等领域,本文基于主动式红外无损检测及图像处理技术对油气管道防腐层补口粘接缺陷进行一系列研究,主要研究内容如下:基于油气管道聚乙烯防腐层的大壁厚、导热能力差的特点,分析不同激励源的红外辐射能力,选用多根并列放置的碳纤维灯作为激励提升缺陷的可检测深度。实验发现,碳纤维灯在大幅度提升红外效果的同时会在被测试样表面产生红外光反射,通过研究热像仪与碳纤维灯的夹角和反射光强弱的关系来降低反射。为研究激励功率、锁相频率、缺陷深度与缺陷直径对缺陷信噪比的影响大小,本文设计了正交试验,分析了每种试验因素的不同试验水平与信噪比的关系,为主动式红外检测的参数选择提供实验依据。为达到工程实践的检测要求,需要提升缺陷的可检测深度,采用主成分分析技术对原始热波信号进行重构,进一步降低被测试样表面的温度不均匀性,提升深处缺陷的信噪比,再采用锁相红外技术对主成分分析法处理后的图像序列进行处理。通过对比原始红外图像、锁相红外处理图像及温度梯度法处理图像之后表明,基于主成分分析法的锁相红外技术可以大幅度提升缺陷可检测深度。基于锁相红外检测的原理,设计并研制了可用于现场检测的样机,开发了可用于处理原始红外图像序列的算法便于检测。