CN113884572A - 一种激光超声检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光超声检测方法，包括以下步骤：S1，确定待检对象的待检区域，在待检区域上选取某一点作为激光信号或超声信号的接收点；S2，向待检区域发射激光信号，然后从接收点接收激光信号或超声信号；S3，对接收点所接收的激光信号或超声信号进行实时动态可视化处理，或通过接收点所接收的激光信号或超声信号进行应力分析。本发明的一种激光超声检测方法，通过嵌入式终端进行数据分析与结果图像可视化，利用芯片集成A/D数据转换以及FI/FO高速数据缓存功能，将返回的激光信号或超声信号在嵌入式终端的显示屏上快速动态显示出来，便于用户检测与判断，避免了用优盘将数据拷贝到电脑上利用电脑进行数据处理的过程，极大的提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光超声检测技术领域，尤其是指一种激光超声检测方法。
背景技术
激光超声检测手段近年来已发展成为超声检测学的一个重要分支，当激光辐照材料表面时，能够有效产生多种模式的超声波，可实现快速全方位实时在线扫描等优势。现有技术的超声检测数据需要利用优盘将其提取拷贝到电脑上，然后利用电脑的相关软件进行数据处理，最后在分析处理后的数据，得出检测结果，效率较为低下。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中数据结果需导入电脑进行分析效率低下的问题，可以将数据结果可视化，可以动态体现数据结果，可以提高检测效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光超声检测方法，包括以下步骤：
S1，确定待检对象的待检区域，在所述待检区域上选取某一点作为超声信号的接收点；
S2，向所述待检区域发射激光信号，然后从接收点接收激光信号或超声信号；
S3，对所述接收点所接收的激光信号或超声信号进行实时动态可视化处理，通过所述接收点所接收的激光信号或超声信号进行应力分析。
在本发明的一个实施例中，所述激光超声检测方法包括接触式检测和非接触式检测，所述接触式检测采用压电超声传感器进行检测，以所述压电超声传感器在所述待检区域上的位置作为所述接收点。
在本发明的一个实施例中，所述接触式检测时，所述步骤S2中从所述接收点接收的信号是超声信号，所述非接触式检测时，所述步骤S2中从所述接收点接收的是超声信号和激光信号。
在本发明的一个实施例中，在所述非接触式检测中，在步骤S1之前还需将待检对象放入激光扫描头的有效扫描区域。
在本发明的一个实施例中，所述接收点接收的所述超声信号由发射的激光信号触发，所述激光信号由脉冲激光器发射，所述脉冲激光器控制所述超声信号触发的频率。
在本发明的一个实施例中，在步骤S3中，所述应力分析是对待检对象的声弹性常数进行分析，通过所述激光超声检测方法可以测得所述待检对象的声弹性常数，测试所述声弹性常数时需要对所述待检对象施加不同的载荷，然后得到不同载荷下的超声表面波波速，最后通过所述超声表面波波速计算得出所述待检对象的声弹性常数。
在本发明的一个实施例中，对所述待检对象施加载荷时需逐级增加，每级载荷施加后需稳定5min～10min后再测试所述超声表面波波速。
在本发明的一个实施例中，在步骤S1确定所述待检区域后，还需在所述待检区域建立点阵模型，所述点阵模型包括矩形阵列和圆形阵列。
在本发明的一个实施例中，在步骤S3中，从所述接收点所接收到的信号经过嵌入式终端处理后实时显示到显示屏上。
在本发明的一个实施例中，所述待检对象包括金属、陶瓷或复合材料。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的一种激光超声检测方法，通过嵌入式终端内置的相关软件进行数据分析与结果图像可视化，利用芯片集成A/D数据转换以及FI/FO高速数据缓存功能，可以将返回的激光信号或超声信号在嵌入式终端的显示屏上快速动态显示出来，便于用户的检测与判断，避免了用优盘将相关数据拷贝到电脑上然后利用电脑进行数据处理的过程，极大的提高了工作效率。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的激光超声检测方法一实施例的流程图；
图2是本发明中激光超声检测方法一实施例的超声信号的动态切片图；
图3是本发明中激光超声检测方法一实施例的制动盘点阵模型图；
图4是本发明中激光超声检测方法一实施例的制动盘激光超声表面波波速变化随拉应力的变化关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的激光超声检测方法，包括以下步骤：
S1，确定待检对象的待检区域，在待检区域上选取某一点作为激光信号或
超声信号的接收点；
S2，向待检区域发射激光信号，然后从接收点接收激光信号或超声信号；
S3，对接收点所接收的激光信号或超声信号进行实时动态可视化处理，通过接收点所接收的激光信号或超声信号进行应力分析。
通过嵌入式终端内置的相关软件进行数据分析与结果图像可视化，利用芯片集成A/D数据转换以及FI/FO高速数据缓存功能，可以将返回的激光信号或超声信号在嵌入式终端的显示屏上快速动态显示出来，便于用户的检测与判断，避免了用优盘将相关数据拷贝到电脑上然后利用电脑进行数据处理的过程，极大的提高了工作效率。
在其中一个实施方式中，激光超声检测方法包括接触式检测和非接触式检测，接触式检测采用压电超声传感器进行检测，以压电超声传感器在待检区域上的位置作为接收点。接触式检测需要在待检对象上安装压电超声传感器，使得超声信号经过压电超声传感器接收，所以要把压电超声传感器在待检区域上的位置作为接收点，以便于接收超声信号。非接触式检测返回的是激光信号，因此不需要压电超声传感器，所以非接触式检测按步骤S2选取接收点即可。
在其中一个实施方式中，接触式检测时，步骤S2中从接收点接收的信号是超声信号，非接触式检测时，步骤S2中从接收点接收的是超声信号和激光信号。当激光打到待检对象的待检区域时，在待检对象内部会产生超声信号。在接触式检测中，超声信号由激光触发，最后由压电超声传感器来接收超声信号，如果在待检对象中存在缺陷，那么从压电超声传感器所接收的超声信号与正常的超声信号是有差距的，因此通过超声信号可以判断待检对象是否有缺陷；在非接触式检测中，非接触式检测原理与接触式检测原理不同，非接触式检测每次发出两束激光，第一束激光打在点阵模型对应的点上，这一点作为发射点，第二束激光打在接收点上，当第一束激光打在发射点上时，第一束激光在待检对象内产生的超声信号会传递到接收点，超声信号会影响第二光束从接收点发射并返回后的激光信号，如果待检对象内部存在缺陷，那么第二光束从接收点发射并返回后的激光信号与正常的激光信号是有差距的，因此，非接触式接收的是激光信号，利用激光信号来判断待检对象是否有缺陷。
在其中一个实施方式中，在非接触式检测中，在步骤S1之前还需将待检对象放入激光扫描头的有效扫描区域。激光扫描头存在有效的扫描区域，需要把待检对象放置在激光扫描头的有效扫描区域，或者控制激光扫描头移动至可以检测待检对象的位置，这样才能对待检对象进行检测。
在其中一个实施方式中，接收点接收的超声信号由发射的激光信号触发，激光信号由脉冲激光器发射，脉冲激光器控制超声信号触发的频率。检测不同材料的对象需要不同的超声频率，超声信号由激光信号触发，因此通过激光信号的发射频率便可以控制超声信号的频率，所以，可以通过脉冲激光器来控制激光信号的发射频率，进而控制超声信号的频率。
在其中一个实施方式中，在步骤S3中，应力分析是对待检对象的声弹性常数进行分析，通过激光超声检测方法可以测得待检对象的声弹性常数，测试声弹性常数时需要对待检对象施加不同的载荷，然后得到不同载荷下的超声表面波波速，最后通过超声表面波波速计算得出待检对象的声弹性常数。采用压电超声传感器获取在无载荷状态下激光信号激发的超声表面波波速V0；对待检对象进行载荷的逐级加载，每级加载保持一定时间，待荷载稳定后，进行数据采集，并且获取不同载荷下的超声表面波波速Vi；对不同载荷下的超声表面波波速数据进行线性拟合，经拟合得到波速的相对变化ΔV(vi-v0)随应力σ变化的直线方程，该直线方程的斜率即为待检试样的声弹性常数。即斜率：
在其中一个实施方式中，对待检对象施加载荷时需逐级增加，每级载荷施加后需稳定5min～10min后再测试超声表面波波速。在测试声弹性常数的时候，要在载荷施加稳定的时候进行测量，否则会影响测试结果，测出的声弹性常数将会不准确，因此在载荷施加后要稳定5min～10min，使得测试的声弹性常数结果是准确的。
在其中一个实施方式中，在步骤S1确定待检区域后，还需在待检区域建立点阵模型，点阵模型包括矩形阵列和圆形阵列。可以根据具体的待检对象的结构来选择不同的点阵模型，如果待检对象的待检区域是矩形的可以选择矩形阵列的点阵模型，如果待检对象的待检区域是圆形的可以选择圆形阵列的点阵模型，需要根据具体情况具体判断，圆形阵列的点阵模型有时也适合矩形的待检区域，矩形阵列的点阵模型有时也会适合圆形的待检区域。
在其中一个实施方式中，在步骤S3中，从接收点所接收到的信号经过嵌入式终端处理后实时显示到显示屏上。在点阵模型中，每个点发出的激光信号，最后接收点会接收到与每个点对应的激光信号或者超声信号，在嵌入式终端中，各点声信号与其所在点阵模型中位置相对应，并利用图像或动画在显示屏上显示出来，直观地呈现待检对象的缺陷情况。
在其中一个实施方式中，待检对象包括金属、陶瓷或复合材料。该方法可以检测多种材料的待检对象，通用性较强。
接触式具体实施例：本实施例选取640mm*500mm*5mm的碳纤维复合材料薄板作为待测对象进行非接触式表面缺陷检测，薄板厚度中间内置分层宽度5mm的人工缺陷，埋深2.5mm。
激光扫描头会发出红色光标，利用红色光标确定薄板的待检区域AR1；通过计算机将该待检区域AR1建立为由行列交叉的点阵模型M1，即矩形阵列，再根据检测需求，通过计算机中声场可视化软件设置点阵模型M1的行列数以获取足够的空间分辨率，当点阵模型的行列数越密集时分辨率则越高；在薄板上选取某一点PR1作为超声信号的接收点，脉冲激光器从待检区域AR1的某点P开始对检测区域AR1中的每个点依次发射激光以触发超声波信号，然后在接收点PR1可以得到超声信号，通过采集卡转化为数字信号后存储于嵌入式终端中，嵌入式终端将得到的各点声信号与其所在点阵模型中的位置相对应，并利用图像或动画显示出来，直观地呈现待检对象的缺陷情况，如图2所示，图2为超声信号动态切片图，可以直观观察声波与缺陷相互作用效果。图2的动态切片只是待检区域某一层的超声信号动态切片图，结合所有层的连续性动态切片图，便可以通过声波异常散射现象可初步判定缺陷位置及形态。
非接触式具体实施例：本实施例选取制动盘作为待测对象进行接触式声弹性常数检测，制动盘外径约为28cm。具体检测步骤为：
将制动盘沿周向均匀划分为36块，将36处区域作为待检区域AR2，通过计算机将该待检区域AR2建立点阵模型M2，为圆形阵列，如图3所示。在制动盘合适位置放置压电超声传感器作为信号接收点PR2，脉冲激光器在待检区域AR2发射激光触发超声信号，然后在接收点PR2得到超声信号，通过采集卡转化为数字信号后存储于嵌入式终端中；通过嵌入式终端相关技术软件分析采集数据分别得到无载荷状态下的超声表面波波速以及逐级加载状态下超声表面波波速，基于声弹性理论计算得出制动盘的声弹性常数。激光超声表面波波速变化随拉应力的变化关系如图4所示，可以得到图4中直线的斜率为3.169×10^(-5)/Mpa(即声弹性常数)。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种激光超声检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，确定待检对象的待检区域，在所述待检区域上选取某一点作为激光信号或超声信号的接收点；
S2，向所述待检区域发射激光信号，然后从接收点接收激光信号或超声信号；
S3，对所述接收点所接收的激光信号或超声信号进行实时动态可视化处理，或通过所述接收点所接收的激光信号或超声信号进行应力分析。
2.根据权利要求1所述的激光超声检测方法，其特征在于：所述激光超声检测方法包括接触式检测和非接触式检测，所述接触式检测采用压电超声传感器进行检测，以所述压电超声传感器在所述待检区域上的位置作为所述接收点。
3.根据权利要求2所述的激光超声检测方法，其特征在于：所述接触式检测时，所述步骤S2中从所述接收点接收的信号是超声信号，所述非接触式检测时，所述步骤S2中从所述接收点接收的是超声信号和激光信号。
4.根据权利要求2所述的激光超声检测方法，其特征在于：在所述非接触式检测中，在步骤S1之前还需将待检对象放入激光扫描头的有效扫描区域。
5.根据权利要求1所述的激光超声检测方法，其特征在于：所述接收点接收的所述超声信号由发射的激光信号触发，所述激光信号由脉冲激光器发射，所述脉冲激光器控制所述超声信号触发的频率。
6.根据权利要求1所述的激光超声检测方法，其特征在于：在步骤S3中，所述应力分析是对待检对象的声弹性常数进行分析，通过所述激光超声检测方法可以测得所述待检对象的声弹性常数，测试所述声弹性常数时需要对所述待检对象施加不同的载荷，然后得到不同载荷下的超声表面波波速，最后通过所述超声表面波波速计算得出所述待检对象的声弹性常数。
7.根据权利要求6所述的激光超声检测方法，其特征在于：对所述待检对象施加载荷时需逐级增加，每级载荷施加后需稳定5min～10min后再测试所述超声表面波波速。
8.根据权利要求1所述的激光超声检测方法，其特征在于：在步骤S1确定所述待检区域后，还需在所述待检区域建立点阵模型，所述点阵模型包括矩形阵列和圆形阵列。
9.根据权利要求1所述的激光超声检测方法，其特征在于：在步骤S3中，从所述接收点所接收到的信号经过嵌入式终端处理后实时显示到显示屏上。
10.根据权利要求1所述的激光超声检测方法，其特征在于：所述待检对象包括金属、陶瓷或复合材料。
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