无损检测技术涵盖了物理学、材料学、电子科学、控制科学、信息科学、计算机科学以及工程学等多个学科,涉及多种物理现象和相关规律,如电、磁、热、超声、力、光等,具有多学科交叉、实际应用性强、理论与实际密切结合等特点。作为现代工业中生产制造与工件正常运行的重要安全保障之一,无损检测技术在多个工业领域得到了广泛的应用。在无损检测领域,自然微裂纹给材料的表面和亚表面完整度评估带来了检测挑战。电磁热成像检测技术是一种多物理场耦合的新兴无损检测手段,它利用电磁感应定律和焦耳热效应对试件近表面进行缺陷检测和评估,结合了涡流检测和红外热成像检测技术的优点,具有非接触式检测、高检测效率、高检测灵敏度、检测结果直观且易于保存等特点。近年来,电磁热成像检测技术引起了各国学者的关注,发展速度快,应用领域广,但在应用过程中也发现局限性。由于电磁感应过程中存在严重的边缘效应和集肤效应,对于复杂几何结构和复杂表面情况的待测试件,系统的检测能力和缺陷表征难度较大。合理设计激励结构能够决定试件表面的电磁场分布,并改善系统的功耗和检测工序,提升系统的自动化水平。本文提出了一种基于电磁热成像系统的新型磁轭激励模型,用于复杂几何结构试件的自然微裂纹检测。为了减小不均匀加热引起的噪声干扰,该模型在目标检测区域通入了单向均匀电磁场,显著提高了非缺陷和缺陷区域之间的热对比度和信噪比,提高了系统检测能力和对不同对象的适应性。此外,将红外热像仪置于试件表面的法线方向,能够有利于热信号采集。本文通过对不同材料和不同几何结构试件进行实验,验证该模型的检测能力。通过建立新型磁轭激励结构的理论模型,为检测效果的评估提供了理论依据。实验证明,基于新型磁轭激励结构的电磁热成像检测系统检测能力强,信噪比高,对不同角度缺陷、不同提离距离、不同试件材料属性、不同几何结构试件的检测鲁棒性强,能够对自然微裂纹进行定性评估,有利于实现缺陷的定量评估。此外,新型磁轭激励结构提供了较大的单次检测面积和最佳热辐射采集视角,能够有效提高检测效率,有利于实现检测自动化。