作为研究材料理化性质的一种有效检测手段，光热检测技术在物质吸收谱、表面损伤、薄膜厚度测量、驰豫过程、弹性性质研究等方面得到广泛应用。尤其在检测材料热导率、热扩散率方面，因其非接触、灵敏度高、实时性好、布置易于转换等突出优点，而受到研究者的热切关注。随着材料科学研究深入及微电子器件领域大规模应用，直接影响材料使用性能的材料热物理性质及其测量方法研究也倍受重视起来。 本文从基本理论出发，介绍了光热偏转检测技术的基本概念、原理及技术特点，叙述了光热偏转检测技术在材料热物理性质检测方面的独特优点与应用前景。在大量查阅中外文献的基础上，对目前应用于光热偏转检测技术领域的几类重要温度场热传导方程模型及其解法进行了归纳总结，并根据检测方式不同，归纳出几种基于光热偏转原理的不同检测方法，着重描述了偏转信号的物理意义。 本文重点研究了热导率、密度、比热变化的非均匀材料温度场热传导方程。首先，对只有热导率发生变化的非均匀材料，求解温度场热传导方程，并根据光热偏转检测理论，得到试样材料上表面空气层温度场方程及偏转信号表达式。通过数值模拟计算，探讨了探测光偏转信号振幅分量和相位分量与非均匀材料热导率间的变化规律。其次，对热导率、密度、比热均变化的非均匀材料，求解得其温度场热传导方程解析解，通过Matlab计算，得到受泵浦光激励时该情况下材料内部温度场方程，为非均匀材料温度场求解提供了一种新的方法。 实验部分，根据光热偏转检测要求设计搭建了检测系统。通过对以往检测系统总结和非均匀材料检测的实际要求，对数据采集、处理部分程序进行修改，实现了检测控制、数据采集、数据处理自动化。分析了影响检测结果准确性的几个重要因素，并结合实际，给出对应解决方案。实验还改进了检测系统聚焦光路部分，提高了检测效率。通过实际检测，验证了该方案的可行性与正确性。 论文研究表明，非均匀材料热物理性质受材料热导率变化影响显著。当被测材料热导率发生变化时，探测光偏转信号表现如下变化规律:振幅随材料深度增加而减小；相同深度，振幅随频率提高而减小；不同频率调制下的热波在材料内传播最终将趋于一致，即热波进入试样后逐渐衰减消失；偏转信号的相位延迟随材料深度增加而增大；相同深度，以较高频率调制会获得更大的相位延迟。