碳纤维复合材料是一种具有密度低、强度高、耐高温、耐腐蚀等优良性能的先进复合材料,近年来在航空航天、军事、汽车等领域被广泛应用。复合材料构件由于结构复杂,导致在循环应力和外界冲击的情况下,内部易产生如分层、脱粘和裂纹等缺陷,而且很难从表面直接检测,严重影响其可靠性和安全性。所以,对能够检测材料内部成型缺陷的无损检测技术的研究是非常有必要的。在各种无损检测方式中,红外辐射成像检测由于具有快速、直观、非接触、一次检测面积大等特点,成为解决碳纤维复合材料无损检测问题的一种有效手段。本文首先从基本原理、发展历程、研究现状等几个方面介绍了主动式红外无损检测技术,并分析了脉冲激励红外热波无损检测技术在检测碳纤维材料内部缺陷上的可行性。然后对脉冲激励下碳纤维平板的热传导以及内部缺陷对表面温度场分布的影响进行了理论分析,搭建了脉冲激励红外热波无损检测系统,并对缺陷大小、深度等因素对缺陷检测的影响进行了分析。接下来研究了多种红外热波图像缺陷的提取方法和帧间差分法、多项式拟合法、主成分分析法等红外热波图象序列处理方法,并对处理结果的优劣进行了比较与分析。其中重点分析了脉冲相位算法及其影响因素,并对采样时间进行优化,有效提升了算法的缺陷检测效果,可以实现对面积在73.9 ~2以上缺陷的精确检测。为解决缺陷提取结果难以及时在被测试件上进行标注的问题,本文设计了脉冲激励红外热波无损检测及投影标记系统,并提出了相机辅助投影变换方法,通过辅助相机对被测试件与投影图像同时进行拍摄,得到缺陷提取结果在投影仪图像坐标系下的准确位置,解决了投影仪与热像仪视角差异等因素引起的图像配准问题,有效提高了缺陷的标记精度。本文选取在背面制造盲孔的人工缺陷碳纤维板作为检测对象,利用闪光灯进行脉冲激励并由热像仪记录红外图像序列。通过采样时间优化后的脉冲相位算法对图像序列进行处理,并对缺陷轮廓进行提取,将提取结果经相机辅助投影变换方法处理后,由投影仪投射到被测试件表面,实现对材料内部缺陷进行较为精确的标记。