无损检测是保障产品制造质量及重大工程设备可靠运行的核心技术。脉冲涡流热成像技术(Eddy Current Plused Thermography,ECPT)作为电磁无损检测的一种方法,具有非接触、安全快速、单次测量范围大等优势,目前已经广泛应用于导体材料缺陷的识别和评估,并获得了丰硕的成果。然而,现有的基于脉冲涡流热成像技术的缺陷检测模型和特征提取方法对微小缺陷,特别是针对尚未形成宏观微裂纹的隐性缺陷,难以进行有效、完整的检测和评估。并且,仅仅利用简单图像处理技术获取ECPT缺陷特征而不做深入的物理与数学关系建模将难以真实描述材料损伤程度变化而导致各类微缺陷的错误量化。因此,针对复杂构件缺陷区域的电磁热信号特征物理数学建模与提取算法的研究具有重大意义。本文旨在利用脉冲涡流热成像技术的电、磁、热等物理效应,通过理论与实验相结合的方法,建立针对复杂构件微弱缺陷检测的模型(即为热光流模型);研究并分析所建模型对复合材料的低冲击损伤以及齿轮早期疲劳隐形缺陷检测的通适性。研究内容主要有:1)研究缺陷脉冲涡流热成像检测机理,研究热像仪采样频率对缺陷检测以及材料纹理分析精度的影响,优化脉冲涡流热成像实验参数;2)分析脉冲涡流热成像热传导机理,建立热光流场模型,提出(热光流)散度以及(热光流)熵特征提取算法;3)分析热光流场模型和散度、熵算法对于复合材料的低冲击损伤以及齿轮早期疲劳隐形缺陷检测的灵敏度、准确性,建立(热光流)散度/熵特增值与不同缺陷损伤之间的映射关系,实现缺陷/损伤的定位分析和定量检测。研究结果表明,针对缺陷检测和辨识,热像仪存在临界采样频率,当采样频率控制在临界数值时,可实现对脉冲涡流热成像无损检测装置的参数优化。基于脉冲涡流热成像机理建立的热光流模型具有检测灵敏度高,物理含义和信息量丰富等优点,能有效的用于目前存在挑战的复合材料低冲击损伤和金属材料早期疲劳隐形缺陷的定位检测和定量分析。本文建立的基于脉冲涡流热成像机理的热光流模型、热光流-散度算法及热光流-熵算法,为复杂构件的无损检测以及全寿命安全评估研究提供了一种新的思想和方法。