光热锁相成像检测技术(Lock-in Thermography Imaging,LITI)是在光热辐射技术(Photothermal Radiometry,PTR)的基础上,由原先的单点检测拓展至面阵检测的一种光热无损检测技术。与传统PTR相比,LITI在继承了 PTR技术的非接触,快速响应,高灵敏度等优点的同时,极大的提高了检测速度,是一种具有重要研究和实用价值的快速无损检测技术。LITI检测技术主要包括两个关键问题,一是CCD成像器件的锁相成像功能,用以实现在信噪比较小(微弱信号)的信号中提取有效的振幅和位相图像;二是被测样品材料受光热激发的温度场的建立。该温度场是材料物性和缺陷定量检测的基础。通常光热激发的温度场的空间分布与材料的几何结构和形状密切相关,是材料结构尺寸的形状的复杂函数。到目前为止,主要的研究均集中在简单的平面结构样品上。本文提出了一种对具有夹角结构的非平面材料进行光热锁相成像的检测技术。主要工作包括:1)建立了夹角结构的光热温度场分布的理论模型,并对各个参数对温度场的影响进行了讨论。利用格林函数法,在柱坐标系下建立了夹角结构温度场分布的数学表达式并进行了数值模拟,分析了材料的热扩散率、样品几何夹角和入射光调制频率等对温度场的影响;2)搭建了光热锁相成像检测系统,实验验证了夹角结构热波场理论的正确性。利用红外热像仪并使用软件计算方法实现了红外热像仪的锁相成像功能,同时得到了光热场的振幅和位相两个通道的信号。3)利用理论模型结果对光热成像的实验结果进行数据拟合,并进一步根据实验结果对理论模型进行修正和完善,得到了材料的热扩散系数,与文献值很好地吻合。该技术为光热锁相成像检测技术应用于非平面结构的无损、快速和定量检测提供了可行性。