热障涂层是目前性能最好的高温防护涂层之一,具有隔热性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲刷性和隔热性等特点,近年来在动力机械、航空航天等高温、高热流环境中得到广泛应用,具有广阔的应用前景。在热障涂层结构件服役过程中,易出现涂层开裂、脱粘甚至剥落等缺陷,影响热端部件运行安全性和可靠性,甚至产生灾难性后果。因此,利用无损检测技术对其进行实时检测和评估十分有必要。红外热波无损检测技术具有检测效率高、操作简便安全、非接触性等优点,为含脱粘缺陷的热障涂层构件检测提供了一种新方法,因此,本文对热障涂层结构脱粘缺陷脉冲红外热波无损检测理论分析与有限元仿真、试验系统搭建与检测试验、图像序列处理算法、缺陷边缘检测与识别等技术开展了系统深入地研究。以传热学、材料科学等相关理论为基础,应用拉普拉斯变换求出了脉冲激励含缺陷半无限大平板构件导热微分方程的一维解析解,得到了有缺陷区域与无缺陷区域的表面温度变化表达式;以热障涂层结构脱粘缺陷为研究对象,通过有限元仿真分析了脱粘缺陷直径大小、光源输出功率和采样频率等对表面温度信号特征的影响规律,为后续的检测系统搭建和检测试验研究提供了一定的理论依据。自行搭建了脉冲红外热波无损检测系统实验台,实现了对YSZ(6%~8%Y2O3稳定的Zr O2)热障涂层结构脱粘缺陷的可靠检测。研究了制备热障涂层结构模拟脱粘缺陷试件的新方法,探讨了升温和冷却过程、光源输出功率和采样频率等对检测效果的影响规律,并对仿真与试验结果之间产生差异的主要原因进行了分析。研究了脉冲红外图像序列处理算法(对数多项式拟合法,SVD奇异值分解法),并对图像序列进行了重构处理,实现了构件表面温度信号特征信息的提取,与原始热图相比,处理后的图像提高了对比度和信噪比;采用Canny、LOG等经典边缘检测算子对红外图像进行了边缘检测,并在分析其检测效果的基础上研究了基于Retinex-分水岭-Canny算子的边缘检测混合算法,实现了热障涂层结构脱粘缺陷边缘的识别,可为缺陷的定量化检测奠定一定的基础。