金属材料在材料工业中一直占据主导地位,广泛应用于多个工程领域中。然而金属构件的使用环境一般较为复杂恶劣,容易在内部引入各种损伤,如疲劳裂纹、腐蚀、分层等。在工程上,大多数金属结构的失效是由于金属材料内部损伤导致的。因此,一直以来在不破坏构件使用功能的前提下如何有效地对金属内部的损伤进行检测,避免事故发生对结构的安全使用是各个行业中的一个重要课题。红外检测技术是一种快速、可靠的图像可视化无损检测技术。本文主要开展基于声-红外成像技术检测金属板内疲劳裂纹和金属基底涂层内分层缺陷的研究,探究声-红外成像技术检测金属板内缺陷的相关机理以及分析影响检测的因素,具有重要学术价值和实际应用价值。本文根据固体介质中波传播理论,理论分析在超声波激励下缺陷的生热机制,讨论了材料内部热源扩散过程和离散傅里叶变换处理图像序列的相关原理,为金属板结构损伤的检测奠定了理论基础。利用有限元仿真软件ABAQUS分别建立用声-红外成像技术检测铝合金板结构中的疲劳裂纹和钢板涂层结构中分层缺陷的模型,计算得到的温度云图清晰地显示出缺陷界面在声波作用下有明显的升温现象。根据界面接触理论分析了裂纹表面的接触和摩擦行为。在此基础之上,讨论了声波激励时间、裂纹面摩擦系数、裂纹开口宽度对声-红外成像检测中裂纹表面摩擦生热的影响。在激励初期裂纹处的温度随着超声激励时间的增加而快速上升,而后逐渐达到平衡。裂纹处的温度随着裂纹面间动摩擦系数的增大而升高,随着裂纹开口宽度的增加而降低。在实验方面,搭建了声-红外成像检测实验系统,对铝合金板中的疲劳裂纹以及钢基底涂层中的分层实施检测,检测得到的红外图像序列经离散傅里叶变换处理,定量分析缺陷大小。变换后的相位图能够较为完整地显示裂纹形貌,测得的疲劳裂纹长度误差最小达到4.3%;当检测分层缺陷时,能够检测到钢基底涂层中最小直径为2 mm的分层缺陷。变换后的幅值图中分层缺陷有较高的对比度,分层面积的测量误差最小为9.08%。模拟和实验结果均表明,声-红外成像检测技术是一种可靠、快速和图像可视化的无损检测方法,可用于各类材料表面和次表面缺陷的检测。