CN113791035B - 一种激光探伤装置及激光探伤方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种激光探伤装置，属于无损探伤技术领域，第一激光器用于产生脉冲激光；第二激光器用于产生连续激光；第一分光件用于将连续激光分解为连续测量激光和连续对比激光；测量光路调节回路用于接收连续测量激光以及调整连续测量激光的光路；对比光路调节回路用于接收连续对比激光以及调整连续对比激光的光路；探测组件；其中，脉冲激光用于扫描被测物表面用于引起被测物同频振动；连续测量激光用于扫描被测物表面，且在叠加被测物的振动后形成连续反射激光，被测物反射连续反射激光；连续反射激光与连续对比激光发生干涉形成干涉激光，探测组件用于接收干涉激光的光强并转换为电信号，其能够探测被测物表面以及内部的缺陷。

Description

一种激光探伤装置及激光探伤方法

技术领域

本申请涉及无损探伤技术领域，尤其涉及一种激光探伤装置及激光探伤方法。

背景技术

无损探伤就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称，是一种对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。

在相关的技术领域中，目前用于非接触无损探伤的方法主要有两种，一种是射线照相法；另一种是超声波检测。但是上述两种方法对表面下的微小气泡和表面下的瑕疵探测能力不够。

发明内容

本申请实施例提供一种激光探伤装置及激光探伤方法，其能够探测被测物表面以及内部的缺陷。

第一方面，本申请实施例提供了一种激光探伤装置，包括：

第一激光器，用于产生脉冲激光；

第二激光器，用于产生连续激光；

第一分光件，位于所述第二激光器的出射端，且位于所述第二激光器的轴线上，用于将所述连续激光分解为连续测量激光和连续对比激光；

测量光路调节回路，用于接收所述连续测量激光以及调整所述连续测量激光的光路；

对比光路调节回路，用于接收所述连续对比激光以及调整所述连续对比激光的光路；

探测组件；

其中，所述脉冲激光用于扫描被测物表面用于引起被测物同频振动；所述连续测量激光用于扫描被测物表面，且在叠加被测物的振动后形成连续反射激光，被测物反射所述连续反射激光；所述连续反射激光与所述连续对比激光发生干涉形成干涉激光，所述探测组件用于接收所述干涉激光的光强并转换为电信号。

基于本申请实施例的激光探伤装置，第一激光器产生脉冲激光对被测物表面进行扫描，使被测物产生与脉冲激光相同频率的振动，但是，若被测物的表面和/或内部存在缺陷时，被测物存在缺陷处的振动频率将与脉冲激光的频率不同；第二激光器产生连续激光后由第一分光件接收并被第一分光件分解为连续测量激光和连续对比激光，其中，连续测量激光经过测量光路调节回路改变光路照射至被测物表面对被测物表面进行扫描，此时，被测物产生的振动将叠加至连续测量激光引起连续测量激光的频率发生变化形成连续反射激光，且被测物将反射连续反射激光，测量光路调节回路接收连续反射激光；连续对比激光经由对比光路调节回路改变光路与连续反射激光发生干涉产生干涉激光，最后，由探测组件接收干涉激光的光强并转换为电信号，因此，本申请将被测物的振动频率叠加至连续反射激光并由连续反射激光带回探伤装置实现对被测物信息的收集，随后连续反射激光与连续对比激光发生干涉形成干涉激光后，由探测组件接收干涉后的光强并转换为电信号输出，该干涉信号会反应被测物表面及内部的缺陷，以实现对被测物表面以及内部缺陷的探测。

在本申请的一些实施例中，所述测量光路调节回路包括：

第一光路方向转变件，用于接收所述第一分光件出射的所述连续测量激光以及改变所述连续测量激光的光路；

激光收发件，用于接收以及出射来自第一光路方向转变件的所述连续测量激光，以及接收被测物反射的所述连续反射激光；

1/4波片，位于所述第一光路方向转变件和所述激光收发件之间，用于将所述连续测量激光由线偏振光转换为圆偏振光以及将所述连续反射激光由圆偏振光转换为线偏振光；

其中，通过所述1/4波片的所述连续反射激光可透射所述第一光路方向转换件。

基于上述实施例，连续测量光的出射具体为：第一分光件分解出连续测量激光后该连续测量激光由第一光路方向转变件接收，第一光路方向转变件将连续测量激光的光路转变向激光收发件，但是，由于1/4波片位于第一光路方向转变件和激光收发件之间，因此，连续测量激光必须经过1/4波片将连续测量激光的由线偏振光转换为圆偏振光，随后，由转变为圆偏振光的连续测量激光经由激光收发件照射至被测物表面；

连续反射激光的入射具体为：由转变为圆偏振光的连续测量激光照射至被测物表面后，被测物的振动将叠加至由转变为圆偏振光的连续测量激光上形成连续反射激光，此时，连续反射激光的频率相较于转变为圆偏振光的连续测量激光的频率发生变换，同时，此时的连续反射激光也为圆偏振光，随后，被测物反射连续反射激光，由激光收发件接收该连续反射激光，连续反射激光经过1/4波片后连续反射激光由圆偏振光转换为线偏振光，此时，连续反射激光的光波偏振方向相较于未经过1/4波片的连续测量激光发生了90°的旋转，因此，此时的连续反射激光将穿透第一光路方向转变件并照射至探测组件，如此，实现了连续测量激光照射至被测物表面，同时也实现了对连续反射激光的收集，进而实现了对被测物振动信息的收集。

在本申请的一些实施例中，所述对比光路调节回路包括：

第二光路方向转变件，位于所述第一分光件远离所述第二激光器一侧，且位于所述第二激光器的轴线上，用于接收所述第一分光件出射的所述连续对比激光且改变所述连续对比激光的光路；

声光移频晶体，用于接收来自第二光路方向转变件的所述连续对比激光且将所述连续对比激光的光波频率移频至一固定频率值。

基于上述实施例，第一分光件分解出连续对比激光后该连续对比激光由第二光路方向转变件接收，由于要使连续对比激光与连续反射激光发生干涉产生干涉激光以使探测组件采集干涉激光的光强，因此，需要一第二光路方向转变件将连续对比激光的光路方向转变向探测组件；另外，由于连续反射激光的频率是变化的，若连续对比激光的频率同样发生变化，两者发生干涉后将不能确定光强的变化是由连续反射激光引起，还是由连续对比激光引起，而连续反射激光叠加了被测物的振动频率，因此，需要一声光移频晶体将连续对比激光的频率移频至一固定值，随后再使连续对比激光和连续反射激光发生干涉形成干涉激光，此时，干涉激光的光强的变化必然是由连续反射激光引起的，保证了检测结果的准确性。

在本申请的一些实施例中，所述探测组件包括：

第二分光件，接收所述声光移频晶体出射的连续对比激光，且将所述连续对比激光分解为两束；且接收来自所述第一光路方向转变件的连续反射激光，且将所述连续反射激光分解为两束，两束所述连续对比激光分别与两束所述连续反射激光发生干涉产生两束干涉激光；

两个感光探测件，分别用于接收两束所述干涉激光的光强并转换为电信号。

基于上述实施例，连续反射激光透射第一光路转变件后将由第二分光件接收并由第二分光件分解为两束，连续对比激光经过声光移频晶体移频后同样由第二分光件接收并由第二分光件分解为两束，两束连续对比激光分别与两束连续反射激光发生干涉产生两束干涉激光，两束干涉激光产生的干涉光强分别由两个感光探测件接收并转换为电信号。

在本申请的一些实施例中，所述感光探测件的可探测的光线的频率最大值小于所述连续测量激光的频率。

基于上述实施例，由于连续测量激光的频率较高，若感光探测件的需要探测连续测量激光的频率，需要较高的成本，那么，在连续对比激光与连续反射激光发生干涉后，即感光探测件将只能检测到连续对比激光的频率和连续反射激光中由被测物引起的频率，降低了技术要求以及该装置的成本。

在本申请的一些实施例中，所述连续激光的光路长度、所述连续测量激光的光路长度、所述连续反射激光的光路长度以及长度最长的所述干涉激光的光路长度的总和不大于所述连续激光的相干长度。

基于上述实施例，由于连续激光分解连续探测激光，连续探测激光叠加被测物的振动后形成的连续反射激光以及连续反射激光与连续对比激光干涉形成的干涉激光都是由连续激光形成，因此，为了能使感光检测件能够检测到干涉激光，因此，连续激光的光路长度、所述连续测量激光的光路长度、所述连续反射激光的光路长度以及长度最长的所述干涉激光的光路长度的总和不大于所述连续激光的相干长度。

第二方面，本申请实施例提供了一种激光探伤方法，包括：

应用脉冲激光扫描被测物引起被测物同频振动；

产生连续激光，且将连续激光分解为连续测量激光和连续对比激光；

改变所述连续测量激光的光路，且应用所述连续测量激光扫描被测物表面产生连续反射激光，被测物将自身的振动叠加至所述连续测量激光形成连续反射激光；

接收所述连续反射激光；

改变所述连续对比激光的光路，以使所述连续对比激光与所述连续反射激光发生干涉产生干涉激光；

接收所述干涉激光并转换为电信号。

在其中一些实施例中，所述改变所述连续测量激光的光路的步骤包括：

应用所述第一光路方向转变件改变所述连续测量激光的光路方向；

应用所述1/4波片将所述连续测量激光由线偏振光转换为圆偏振光。

在本申请的一些实施例中，在所述改变所述连续对比激光的光路的步骤之后，还包括：

应用声光移频晶体移频连续对比激光的光频至一固定频率。

在本申请的一些实施例中，所述接收所述连续反射激光的步骤包括：

应用所述激光收发件接收所述连续反射激光；

应用所述1/4波片将所述连续测量激光由线偏振光转换为圆偏振光。

基于本申请实施例的激光探伤装置及探伤方法，第一激光器产生脉冲激光对被测物表面进行扫描，使被测物产生与脉冲激光相同频率的振动，但是，若被测物的表面和/或内部存在缺陷时，被测物存在缺陷处的振动频率将与脉冲激光的频率不同；第二激光器产生连续激光后由第一分光件接收并被第一分光件分解为连续测量激光和连续对比激光，其中，连续测量激光经过测量光路调节回路改变光路照射至被测物表面对被测物表面进行扫描，此时，被测物产生的振动将叠加至连续测量激光引起连续测量激光的频率发生变化形成连续反射激光，且被测物将反射连续反射激光，测量光路调节回路接收连续反射激光；连续对比激光经由对比光路调节回路改变光路与连续反射激光发生干涉产生干涉激光，最后，由探测组件接收干涉激光且对干涉激光进行解频，因此，本申请将被测物的振动频率叠加至连续反射激光并由连续反射激光带回探伤装置实现对被测物信息的收集，随后连续反射激光与连续对比激光发生干涉形成干涉激光后，由探测组件接收干涉后的光强并转换为电信号输出，该干涉信号会反应被测物表面及内部的缺陷，以实现对被测物表面以及内部缺陷的探测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中的激光探伤装置的结构示意图；

图2为图1中所示激光探伤装置的探测光路示意图，意在展示连续激光分解为连续探测激光、连续对比激光以及各激光的光路；

图3为图1中所示激光探伤装置的接收连续反射激光的光路示意图，意在展示连续反射激光的光路；

图4为偏振分光棱镜对光线的分解原理图；

图5为偏振分光棱镜入射角分别与P偏振分量的透射率和S偏振分量的反射率的关系，其中i为入射角，R_s为S偏振分量的反射率，R_p为P偏振分量的透射率。

附图标记：10、第一激光器；20、第二激光器；30、第一分光件；40、测量光路调节回路；41、第一光路方向转变件；42、激光收发件；43、1/4波片；50、对比光路调节回路；51、第二光路方向转变件；52、声光移频晶体；60、探测组件；61、第二分光件；62、感光探测件；A、脉冲激光；B、连续激光；C、连续测量激光；D、连续对比激光；E、连续反射激光；F、干涉激光。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

无损探伤就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称，是一种对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。

在相关的技术领域中，目前用于非接触无损探伤的方法主要有两种，一种是射线照相法；另一种是超声波检测。但是上述两种方法对表面下的微小气泡和表面下的瑕疵探测能力不够；且如果修复材料和原材料一致，再经过表面喷漆处理，上述两种方法很难对这种缺陷进行识别。

其中，射线检测是用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异，但是胶片要再暗室处理，因此检测速度会因不同材质不同，相对其它无损非接触检测来说速度相对较慢；另外，由于用到射线产生的辐射源，可能存在辐射危害。

超声波检测由于波长较长因此精度不是很好，尤其是厚度较小的表面下的瑕疵基本无法探测，如果表面具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测更是困难。

为了解决上述技术问题，请对比图1-图5所示，本申请的第一方面提出了一种激光探伤装置，其能够探测被测物表面以及内部的缺陷。

请参照图1、图2和图3所示，激光探伤装置，包括：第一激光器10、第二激光器20、第一分光件30、测量光路调节回路40、对比光路调节回路50和探测组件60；第一激光器10用于产生脉冲激光A；第二激光器20用于产生连续激光B；第一分光件30位于第二激光器20的出射端，且位于第二激光器20的轴线上，用于将连续激光B分解为连续测量激光C和连续对比激光D；测量光路调节回路40用于接收连续测量激光C以及调整连续测量激光C的光路；对比光路调节回路50用于接收连续对比激光D以及调整连续对比激光D的光路；其中，脉冲激光A用于扫描被测物表面用于引起被测物同频振动；连续测量激光C用于扫描被测物表面，且在叠加被测物的振动后形成连续反射激光E，被测物反射连续反射激光E；连续反射激光E与连续对比激光D发生干涉形成干涉激光F，探测组件60用于接收干涉激光F的光强并转换为电信号。

本申请实施例中对第一激光器10和第二激光器20的具体类型不做限定，例如，固体激光器、半导体激光器或气体激光器等，只需要保证第一激光器10能够产生脉冲激光A，第二激光器20能够产生连续激光B即可；本申请实施例中对脉冲激光A和连续激光B的频率、波长和线宽等均不做限定，在本申请的一些实施例中，脉冲激光A的波长为525nm，连续激光B的波长为650nm。

第一分光件30用于将第二激光器20产生的连续激光B分解为连续测量激光C和连续对比激光D，在本申请中连续激光B分解后产生的两束光中任一束作为连续测量激光C，则另一束作为连续对比激光D，在本申请的一些实施例中，为了使从任何角度入射至第一分光件30的激光都能被分解，且分解的两束激光均能够按照相同的光路从第一分光件30出射，因此，在本申请的一些实施例中，第一分光件30设置为偏振分光棱镜，请参照图4所示，偏振分光棱镜由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜，偏振分光棱镜利用激光以布鲁斯特角入射时P偏振光透射率为1，而S偏振光透射率小于1的性质，使的P偏振分量完全透过偏振分光棱镜形成一光束，使S偏振分量反射形成一光束，且P偏振分量形成的光束垂直S偏振分量形成的光束，且无论是P偏振分量形成的光束还是S偏振分量形成的光束均可以作为连续测量激光C或连续对比激光D，且连续测量激光C一定垂直连续对比激光D，具体的，在本申请的一些实施例中，第一分光件30产生的S偏振分量为连续测量激光C，P偏振分量为连续对比激光D；请参照图5所示，连续激光B的入射角也即布鲁斯特角的不同仅影响偏振分光棱镜对P振光的透射量以及对S偏振光的折射量；为使P振光的透射以及S偏振光的折射均达到最高，进一步的，在本申请的一些实施例中，连续激光B的入射角为90°，此时，P振光的透射以及S偏振光的折射均达到100%，以最大利用连续激光B；同时，当第一分光件30设置为偏振分光棱镜后，本申请实施例中的连续对比激光D将透射偏振分光棱镜继续沿第二激光器20的轴线进行移动，连续测量激光C将垂直于第二激光器20的轴线且与偏振分光棱镜的胶层面呈45°夹角。

基于本申请实施例的激光探伤装置，第一激光器10产生脉冲激光A对被测物表面进行扫描，使被测物产生与脉冲激光A相同频率的振动（振动为纳米量级），但是，若被测物的表面和/或内部存在缺陷时，被测物存在缺陷处的振动频率将与脉冲激光A的频率不同；第二激光器20产生连续激光B后由第一分光件30接收并被第一分光件30分解为连续测量激光C和连续对比激光D，其中，连续测量激光C经过测量光路调节回路40改变光路照射至被测物表面对被测物表面进行扫描，此时，被测物产生的振动将叠加至连续测量激光C引起连续测量激光C的频率发生变化形成连续反射激光E，且被测物将反射连续反射激光E，随后，测量光路调节回路40接收连续反射激光E；连续对比激光D经由对比光路调节回路50改变光路与连续反射激光E发生干涉产生干涉激光F，最后，由探测组件60接收干涉激光F且对干涉激光F进行解频，因此，本申请将被测物的振动频率叠加至连续反射激光E并由连续反射激光E带回探伤装置实现对被测物信息的收集，随后连续反射激光E与连续对比激光D发生干涉形成干涉激光F后，由探测组件60接收干涉后的光强并转换为电信号输出，该电信号会反应被测物表面及内部的缺陷，以实现对被测物表面以及内部缺陷的探测，且激光不存在辐射危害。

请参照图1和图2所示，在本申请的一些实施例中，测量光路调节回路40包括第一光路方向转变件41、激光收发件42和1/4波片43，第一光路方向转变件41用于接收第一分光件30出射的连续测量激光C以及改变连续测量激光C的光路；激光收发件42用于接收以及出射第一光路方向转变件41的连续测量激光C，以及接收被测物反射的连续反射激光E；1/4波片43位于第一光路方向转变件41和激光收发件42之间，用于将连续测量激光C由线偏振光转换为圆偏振光以及将连续反射激光E由圆偏振光转换为线偏振光；其中，通过1/4波片43的连续反射激光E可透射第一光路方向转换件41。

1/4波片43的作用为将激光的光波偏振方向旋转45°，结合上述偏振分光棱镜以布鲁斯特角入射时P偏振光透射率为1，而S偏振光透射率小于1的性质，使的P偏振分量完全透过偏振分光棱镜形成一光束，使S偏振分量反射形成一光束，那么，连续测量激光C经过1/4波片43时连续测量激光C的光波偏振方向旋转45°，在连续反射激光E经过1/4波片43时连续反射激光E的偏振方向旋转45°，即从第一分光件30分解出连续测量激光C且通过1/4波片43以及连续测量激光C叠加被测物的振动频率形成连续反射激光E后再通过1/4波片43，连续反射激光E的光波偏振方向旋转了90°，即将P偏振光转变成了S偏振光或将S偏振光转变成了P偏振光，结合上述实施例中第一分光件30产生的S偏振分量为连续测量激光C，P偏振分量为连续对比激光D，S偏振分量的连续测量激光C的光波偏振方向旋转90°后转变为P偏振分量的连续反射激光E，因此，在本申请的一些实施例中，第一光路转变件设置为偏振分光棱镜，以使S偏振分量的连续测量激光C能够被偏振分光棱镜反射，而P偏振分量的连续反射激光E能够透射偏振分光棱镜。

再结合上述第一分光件30设置为偏振分光棱镜，连续测量激光C垂直第二激光器20的轴线，因此，在本申请的一些实施例中，第一光路方向转变件41位于第一分光件30的一侧，且第一光路方向转变件41的胶合面与第一分光件30的胶合面呈90°夹角设置，同时，第一光路方向转变件41设置为偏振分光棱镜后，此时，连续反射激光E和连续对比激光D相互平行。

激光收发件42用于发射连续测量激光C以及接收连续反射激光E，在本申请的一些实施例中，激光收发件42设置为一组镜头，以对连续测量激光C和连续反射激光E进行汇聚，减小连续测量激光C在被测物表面形成的光斑，以及减小连续反射激光E的线宽使连续反射激光E能够全部通过1/4波片。

请参照图2所示，连续测量激光C的出射光路具体为：第一分光件30分解出连续测量激光C后该连续测量激光C由第一光路方向转变件41接收，第一光路方向转变件41将连续测量激光C的光路转变向激光收发件42，但是，由于1/4波片43位于第一光路方向转变件41和激光收发件42之间，因此，连续测量激光C必须经过1/4波片43将连续测量激光C的光波的偏振方向旋转45°，随后，光波偏振方向旋转45°的连续测量激光C经由激光收发件42照射至被测物表面。

请参照图3所示，连续反射激光E的入射光路具体为：光波偏振方向45°的连续测量激光C照射至被测物表面后，被测物的振动将叠加至光波偏振方向旋转45°的连续测量激光C上形成连续反射激光E，此时，连续反射激光E的频率相较于光波偏振方向旋转45°的连续测量激光C的频率发生变换，但是，连续反射激光E的光波偏振方向相较于经过1/4波片43的连续测量激光C也处于旋转45°的状态，随后，被测物反射连续反射激光E，由激光收发件42接收该连续反射激光E，连续反射激光E经过1/4波片43后连续反射激光E的光波偏振方向再旋转45°，此时，连续反射激光E的光波偏振方向相较于未经过1/4波片43的连续测量激光C发生了90°的旋转，因此，此时的连续反射激光E将穿透第一光路方向转变件41并照射至探测组件60，如此，实现了连续测量激光C照射至被测物表面，同时也实现了对连续反射激光E的收集，进而实现了对被测物振动信息的收集。

请参照图1所示，在本申请的一些实施例中，对比光路调节回路50包括第二光路方向转变件51和声光移频晶体52；第二光路方向转变件51位于第一分光件30远离第二激光器20一侧，且位于第二激光器20的轴线上，用于接收第一分光件30出射的连续对比激光D且改变连续对比激光D的光路；声光移频晶体52用于接收来自第二光路方向转变件51的连续对比激光D且将连续对比激光D的光波频率移频至一固定频率值。

结合上述第一分光件30和第一光路方向转变件41均设置为偏振分光棱镜后，连续反射激光E和连续对比激光D相互平行，第一分光件30分解出连续对比激光D后该连续测量激光C由第二光路方向转变件51接收，由于要使连续对比激光D与连续反射激光E发生干涉以使探测组件60采集干涉光强，因此，需要一第二光路方向转变件51将连续对比激光D的光路方向转变向探测组件60；由于第二光路方向转变件51只需要实现连续对比激光D的光路发生变换，具体的，在本申请的一些实施例中，第二光路方向转变件51设置为直角反射镜。

由于连续反射激光E的频率是变化的，若连续对比激光D的频率同样发生变化，两者发生干涉后将不能确定光强的变化是由连续反射激光E引起，还是由连续对比激光D引起，而连续反射激光E叠加了被测物的振动频率，因此，需要声光移频晶体52将连续对比激光D的频率移频至一固定值，随后再使连续对比激光D和连续反射激光E发生干涉形成干涉激光F，此时，干涉激光F的光强的变化必然是由连续反射激光E引起的，保证了检测结果的准确性；由于射频频率通常是几十或几百MHz，因此，在本申请的一些实施例中，移频连续对比激光D的频率至一固定值；同时为了避开生活中常用的频率，例如，普通收音机的接收频段为88MHz-108MHz，避免此频段对检测结果造成影响，具体的，在本申请的一些实施例中，移频晶体将连续对比激光D移频至200MHz。

请参照图1级图2所示，在本申请的一些实施例中，探测组件60包括第二分光件61和两个感光探测件62；第二分光件61接收来自声光移频晶体52的连续对比激光D，且将连续对比激光D分解为两束；接收来自第一光路方向转变件41的连续反射激光E，且将连续反射激光E分解为两束，两束连续对比激光D分别与两束连续反射激光E发生干涉产生两束干涉激光F；两个感光探测件62分别用于接收两束干涉激光F的光强并转换为电信号。

由于连续对比激光D分解的两束光线需要与连续反射激光E分解的两束光线发生干涉，则至少连续对比激光D分解的两束光线需要与连续反射激光E分解的两束光线重合，结合上述第二光路方向转变件51设置为直角反射棱镜，连续对比激光D将的光路方向将发生90°的转变，此时，连续对比激光D和连续反射激光E均照射至第二分光件61的胶合面上，那么，连续对比激光D分解的两束光线则与连续反射激光E分解的两束光线重合，进而使连续对比激光D分解的两束光线与连续反射激光E分解的两束光线发生干涉。

为减小电子器件中暗电流对检测结果的影响，连续反射激光E透射第一光路转变件后将由第二分光件61接收并由第二分光件61分解为两束，连续对比激光D经过声光移频晶体52移频后同样由第二分光件61接收并由第二分光件61分解为两束，两束连续对比激光D分别与两束连续反射激光E发生干涉产生两束干涉激光F，因此，在本申请的一些实施例中，第二分光件61可设置为偏振分光棱镜，以实现将连续反射激光E和连续对比激光D均分解为两束，且此时，两束干涉激光F呈90°夹角设置。

两束干涉激光F产生的干涉光强分别由两个感光探测件62接收并转换为电信号，结合上述移频晶体将连续对比激光D移频至200MHz，因此，在本申请的一些实施例中，感光探测件62可探测激光的频率大于或等于200MHz且小于或等于400MHz。

上述的电信号会反应被测目标的表面下的缺陷或不一致，表现在振幅的突变或者不连续，例如被测物厚度变厚，即使差别仅有10微米，但是对于光波为650nm的连续测量激光C来说也会精确的测量出有厚度差变化的振幅明显出现了变小的现象。而对于细微裂纹，或者表面下的气泡等则表现的更加明显，尤其对于飞机、飞行器、船舶等对表面要求严格的目标来说可以很好的测量其表面不易肉眼观测的缺陷。

在本申请的一些实施例中，感光探测件62的可探测最大值小于连续测量激光C的频率。

由于连续测量激光C的频率较高，若感光探测件62的需要探测连续测量激光C的频率，需要较高的成本，那么，在连续对比激光D与连续反射激光E发生干涉后，即感光探测件62将只能检测到连续对比激光D的频率和连续反射激光E中由被测物引起的频率，降低了技术要求以及该装置的成本，同时也简化了对检测结果的处理，且上述实施例中感光探测件62可探测激光的频率为200MHz-400MHz，400MHz远小于可见光的频率，此时，连续对比激光D的频率为200MHz，假设，被测物振动的频率为fD，那么，感光探测件62将探测到200+fDMHz频率的光线，即目标的振动信息被调制到了200MHz的固定频率中,其中，fD是变换的。

在本申请的一些实施例中，连续激光B的光路长度、连续测量激光C的光路长度、连续反射激光E的光路长度以及长度最长的干涉激光F的光路长度的总和不大于连续激光B的相干长度。

由于连续激光B分解出连续测量激光C，连续测量激光C叠加被测物的振动后形成的连续反射激光E以及连续反射激光E与连续对比激光D干涉形成的干涉激光F都是由连续激光B形成，为了能使感光探测件62能够检测到干涉激光F，因此，连续激光B的光路长度、连续测量激光C的光路长度、连续反射激光E的光路长度以及长度最长的干涉激光F的光路长度的总和不大于连续激光B的相干长度。

根据线宽相干长度近似为300米，即连续激光B的光路长度、连续测量激光C的光路长度、连续反射激光E的光路长度以及长度最长的干涉激光F的光路长度的总和不大于150m就可以保证测量光与参考光会产生干涉。相干后得到的光强公式：

其中，IR为参考光强，IM为探测信号光强，R为目标反射率，K为干涉系数，fD为多普勒频移。

考虑到激光在传递过程中的能量损失以及为保证检测的结构的可靠性，在本申请的一些实施例中，连续激光B的光路长度、连续测量激光C的光路长度、连续反射激光E的光路长度以及长度最长的干涉激光F的光路长度的总和不大于50m。

第二方面，本申请实施例提供了一种激光探伤方法，包括：

应用脉冲激光A扫描被测物表面引起被测物同频振动；

产生连续激光B，且将连续激光B分解为连续测量激光C和连续对比激光D；

改变连续测量激光C的光路，且应用连续测量激光C扫描被测物表面产生连续反射激光E，被测物将自身的振动叠加至连续测量激光C形成连续反射激光E；

接收连续反射激光E；

改变连续对比激光D的光路，以使连续对比激光D与连续反射激光E发生干涉产生干涉激光F；

探测干涉激光F的光强并转换为电信号。

在其中一些实施例中，改变连续测量激光C的光路的步骤包括：

应用第一光路方向转变件41改变连续测量激光C的光路方向；

应用1/4波片43将连续测量激光C由线偏振光转换为圆偏振光。

在本申请的一些实施例中，在改变连续对比激光D的光路的步骤之后，还包括：

应用声光移频晶体52移频连续对比激光D的光频至一固定频率，具体的固定频率值为200MHz。

在本申请的一些实施例中，接收连续反射激光E的步骤包括：

应用激光收发件42接收连续反射激光E；

应用1/4波片43将连续测量激光C由线偏振光转换为圆偏振光。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种激光探伤装置，其特征在于，包括：

第一激光器，用于产生脉冲激光；

第二激光器，用于产生连续激光；

第一偏振分光棱镜，位于所述第二激光器的出射端，且位于所述第二激光器的轴线上，用于将所述连续激光分解为连续测量激光和连续对比激光；

测量光路调节回路，用于接收所述连续测量激光以及调整所述连续测量激光的光路；所述测量光路调节回路包括：

第一光路方向转变件，用于接收所述第一偏振分光棱镜出射的所述连续测量激光以及改变所述连续测量激光的光路；

激光收发件，用于接收以及出射来自第一光路方向转变件的所述连续测量激光，以及接收被测物反射的连续反射激光；

1/4波片，位于所述第一光路方向转变件和所述激光收发件之间，用于将所述连续测量激光由线偏振光转换为圆偏振光以及将所述连续反射激光由圆偏振光转换为线偏振光；

其中，通过所述1/4波片的所述连续反射激光可透射所述第一光路方向转换件；

对比光路调节回路，用于接收所述连续对比激光以及调整所述连续对比激光的光路；所述对比光路调节回路包括：第二光路方向转变件，位于所述第一偏振分光棱镜远离所述第二激光器一侧，且位于所述第二激光器的轴线上，用于接收自所述第一偏振分光棱镜出射的所述连续对比激光且改变所述连续对比激光的光路；

声光移频晶体，用于接收第二光路方向转变件出射的所述连续对比激光且将所述连续对比激光的光波频率移频至一固定频率值；

探测组件；所述探测组件包括：

第二分光件，接收所述声光移频晶体出射的连续对比激光，且将所述连续对比激光分解为两束；且接收来自所述第一光路方向转变件的连续反射激光，且将所述连续反射激光分解为两束，两束所述连续对比激光分别与两束所述连续反射激光发生干涉产生两束干涉激光；

两个感光探测件，分别用于接收两束所述干涉激光的光强并转换为电信号；

其中，所述脉冲激光用于扫描被测物表面用于引起被测物同频振动；所述连续测量激光用于扫描被测物表面，且在叠加被测物的振动后形成连续反射激光，被测物反射所述连续反射激光；所述连续反射激光与所述连续对比激光发生干涉形成干涉激光，所述探测组件用于接收所述干涉激光的光强并转换为电信号。

2.如权利要求1所述的激光探伤装置，其特征在于，所述感光探测件的可探测的光线的频率最大值小于所述连续测量激光的频率。

3.如权利要求1所述的激光探伤装置，其特征在于，所述连续激光的光路长度、所述连续测量激光的光路长度、所述连续反射激光的光路长度以及长度最长的所述干涉激光的光路长度的总和不大于所述连续激光的相干长度。

4.一种使用权利要求1-3任一项所述激光探伤装置的激光探伤方法，其特征在于，包括：

应用脉冲激光扫描被测物引起被测物同频振动；

产生连续激光，且将连续激光分解为连续测量激光和连续对比激光；

改变所述连续测量激光的光路，且应用所述连续测量激光扫描被测物表面产生连续反射激光，被测物将自身的振动叠加至所述连续测量激光形成连续反射激光；

接收所述连续反射激光；

改变所述连续对比激光的光路，以使所述连续对比激光与所述连续反射激光发生干涉产生干涉激光；

接收所述干涉激光的光强并转换为电信号。

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