CN114088810B - 一种干涉激光超声无损检测方法及系统 - Google Patents

一种干涉激光超声无损检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及干涉激光超声无损检测系统，包括：激光激励组件用以向工件发射脉冲激光；聚焦镜布置在第二激光器的出光口处；第一点阵金属膜半透半反镜倾斜布置，且金属膜面朝向聚焦镜的出光侧；第二点阵金属膜半透半反镜倾斜布置，且背离金属膜面的一面朝向第一点阵金属膜半透半反镜的金属膜面；光电探测器其布置在第二点阵金属膜半透半反镜的金属膜面侧；信号处理器与光电探测器电连接。不再使用分光镜，而是采用两块点阵金属膜半透半反镜，解决了传统分光镜造成的回光损失以及损伤激光器和自身引入杂光带来的影响，可实现多角度反射和透射，采用分光路干涉，光路没有干扰；器件少易于实现小型化；实现稳定、便携、高精度要求。

Description

一种干涉激光超声无损检测方法及系统
技术领域
本发明涉及无损探伤技术领域，具体涉及一种干涉激光超声无损检测方法及系统。
背景技术
激光超声是一种非接触,高精度,无损伤的新型超声检测技术，它利用激光脉冲在被检测工件中激发超声波,并用干涉仪进行信号接收。正常工件和有缺陷工件用干涉仪测到的信号是不同的，传统干涉仪多是迈克尔逊干涉仪、双波混合干涉仪等，此类干涉仪使用反光镜和分光镜来保证干涉条件，这样会造成部分应该反射的光透射过去，造成两个后果：一是可能会损伤激光器；二是探测信号时，干涉仪自身不稳定，影响检测结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种干涉激光超声无损检测方法及系统，以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种干涉激光超声无损检测系统，包括：
激光激励组件，其用以向工件发射脉冲激光；
聚焦镜，其布置在第二激光器的出光口处；
第一点阵金属膜半透半反镜，其倾斜布置，且金属膜面朝向聚焦镜的出光侧；
第二点阵金属膜半透半反镜，其倾斜布置，且背离金属膜面的一面朝向第一点阵金属膜半透半反镜的金属膜面；
光电探测器，其布置在第二点阵金属膜半透半反镜的金属膜面侧；
信号处理器，其与光电探测器电连接。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，第一点阵金属膜半透半反镜采用99％透射：1％反射比例。
进一步，第二点阵金属膜半透半反镜采用50％透射：50％反射比例。
进一步，还包括扩束镜，其入光口朝向第二激光器的出光口，其出口光处于聚焦镜的焦平面处。
进一步，扩束镜的倍数在10倍以上。
进一步，激光激励组件包括：
第一激光器，其用以发射脉冲激光；
双轴振镜，其入光口朝向第一激光器的出光口；
场镜，其入光口朝向双轴振镜的出光口。
进一步，第一激光器所发射激光的波长与第二激光器所发射激光的波长不同。
进一步，第一激光器所发射激光的能量密度大于500uJ/cm2，第一激光器的平均功率为1W-100W。
进一步，第二激光器采用连续激光器，其功率为50mW-300mW。
一种干涉激光超声无损检测方法，包括如下步骤：
S100、向工件发射脉冲激光，以使工件上激发产生超声波；
S200、发射连续激光，并经过聚焦后平行出射在第一点阵金属膜半透半反镜上；
S300、连续激光在第一点阵金属膜半透半反镜处部分透射向工件，部分反射向第二点阵金属膜半透半反镜后再透射入光电探测器；经由第一点阵金属膜半透半反镜透射向工件的光在工件表面发生散射，并携带工件表面的超声波信息后经第二点阵金属膜半透半反镜反射入光电探测器；两束光在光电探测器内发生干涉，干涉信号携带工件表面的超声波信息传导至信号处理器，通过信号处理器分析处理后即可检测出工件是否具有缺陷，若具有，可根据信号分析出缺陷信息。
本发明的有益效果是：
1)不再使用分光镜，而是采用两块点阵金属膜半透半反镜，解决了传统分光镜造成的回光损失以及损伤激光器和自身引入杂光带来的影响，可实现多角度反射和透射，传统的分光镜只能实现45°反射；
2)采用分光路干涉，光路没有干扰；
3)器件少易于实现小型化；
4)以简单的结构实现干涉测量，实现稳定、便携、高精度要求；
5)两个激光器的波长不一样，以避免信号杂波引入。
附图说明
图1为干涉激光超声无损检测系统的光路图；
图2为干涉激光超声无损检测方法的流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第二激光器，2、聚焦镜，3、第一点阵金属膜半透半反镜，4、第二点阵金属膜半透半反镜，5、光电探测器，6、信号处理器，7、扩束镜，8、第一激光器，9、双轴振镜，10、场镜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，一种干涉激光超声无损检测系统，包括：
激光激励组件、第二激光器1、聚焦镜2、第一点阵金属膜半透半反镜3、第二点阵金属膜半透半反镜4、光电探测器5和信号处理器6；
激光激励组件用以向工件发射脉冲激光，以使工件在激光的激励下产生超声波；
第二激光器1用以发射连续激光；
聚焦镜2布置在第二激光器1的出光口处，第二激光器1所发射的连续激光调整至平行出射；
第一点阵金属膜半透半反镜3倾斜布置，第一点阵金属膜半透半反镜3的金属膜面朝向聚焦镜2的出光侧；
第二点阵金属膜半透半反镜4倾斜布置，第二点阵金属膜半透半反镜4的背离金属膜面的一面朝向第一点阵金属膜半透半反镜3的金属膜面；
光电探测器5布置在第二点阵金属膜半透半反镜4的金属膜面侧；
聚焦镜2所调整的平行连续激光射向第一点阵金属膜半透半反镜3后，部分透射向工件，部分反射向第二点阵金属膜半透半反镜4，而射向第二点阵金属膜半透半反镜4的连续激光透射入光电探测器5，记为第一光束；由第一点阵金属膜半透半反镜3透射向工件的连续激光经工件散射向第二点阵金属膜半透半反镜4，然后再反射入光电探测器5，记为第二光束；
第一光束和第二光束将在光电探测器5内发生干涉，由于第二光束由工件散射而来，因此，第二光束会携带工件表面的超声波信息；
光电探测器5的信号输出端与信号处理器6的信号输入端电连接，
光电探测器5内的干涉信号携带工件表面的超声波信息传导至信号处理器6，通过信号处理器6分析处理后得到相应信号，即可检测出工件是否具有缺陷；
激光激励组件的信号输入端与信号处理器6的信号输出端电连接；
第二激光器1的信号输入端与信号处理器6的信号输出端电连接。
实施例2
如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
点阵金属膜半透半反镜的原理是在平板玻璃镜片上镀很多小点的点阵状态的金属膜，根据金属膜占的比例不同，可以实现不同的透射比例和反射比例，而且金属膜对入射角相对不敏感，所以这种分光对角度相对不敏感，透射比例和反射比例可根据需求来设计；
而在本实施例中，第一点阵金属膜半透半反镜3优选采用99％透射：1％反射比例。
此外，第二点阵金属膜半透半反镜4优选采用50％透射：50％反射比例。
实施例3
如图1所示，本实施例为在实施例1或2的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
干涉激光超声无损检测系统还包括扩束镜7，扩束镜7的入光口朝向第二激光器1的出光口，扩束镜7的出口光处于聚焦镜2的焦平面处，扩束镜7用以扩大光斑直径以便形成更大探测视场，扩束镜7的倍数优选在10倍以上。
实施例4
如图1所示，本实施例为在实施例1或2或3的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
激光激励组件包括：第一激光器8、双轴振镜9和场镜10，其中，第一激光器8用以发射脉冲激光；双轴振镜9的入光口朝向第一激光器8的出光口，场镜10的入光口朝向双轴振镜9的出光口，双轴振镜9用于将第一激光器8所发射的脉冲激光变为面阵扫射，场镜10则用于对双轴振镜9所射出的面阵激光进行聚焦和定场，从而以在工件上产生足够强度超声波。
实施例5
如图1所示，本实施例为在实施例1或2或3或4的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
第一激光器8所发射激光的波长与第二激光器1所发射激光的波长不同，以避免信号杂波引入。
实施例6
如图1所示，本实施例为在实施例1～5任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
第一激光器8采用脉冲激光器，如532nm、1064nm等波段，此类波段脉冲激光能较好的在工件上产生强度合适的超声波信号，第一激光器8所发射激光的能量密度大于500uJ/cm2，第一激光器8的平均功率为1W-100W，此外，第二激光器1采用连续激光器，例如He-Ne激光器，其功率为50mW-300mW。
实施例7
如图2所示，一种干涉激光超声无损检测方法，包括如下步骤：
S100、第一激光器8发射脉冲激光，并经双轴振镜9将所发射的脉冲激光变为面阵扫射，然后再射入场镜10，由场镜10对双轴振镜9所射出的面阵激光进行聚焦和定场，最终射向工件上，以使工件在激光作用下激发产生超声波；
S200、第二激光器1发射连续激光，并经扩束镜7将连续激光扩大光斑直径后再射入聚焦镜2，聚焦镜2将激光聚焦后平行出射在第一点阵金属膜半透半反镜3的透射面上；
S300、连续激光在第一点阵金属膜半透半反镜3处99％透射向工件，1％反射向第二点阵金属膜半透半反镜4后再透射入光电探测器5；
经由第一点阵金属膜半透半反镜3透射向工件的光在工件表面发生散射，并携带工件表面的超声波信息后经第二点阵金属膜半透半反镜4反射入光电探测器5；
两束光在光电探测器5内发生干涉，干涉信号携带工件表面的超声波信息传导至信号处理器6，通过信号处理器6分析处理后即可检测出工件是否具有缺陷，若具有，可根据信号分析出缺陷信息。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种干涉激光超声无损检测系统，其特征在于，包括：
激光激励组件，其用以向工件发射脉冲激光，以使工件在激光的激励下产生超声波；
所述激光激励组件包括：
第一激光器(8)，其用以发射激光；
双轴振镜(9)，其入光口朝向第一激光器(8)的出光口；
场镜(10)，其入光口朝向双轴振镜(9)的出光口；
聚焦镜(2)，其布置在第二激光器(1)的出光口处；
第一点阵金属膜半透半反镜(3)，其倾斜布置，且金属膜面朝向聚焦镜(2)的出光侧；
第一点阵金属膜半透半反镜(3)采用99％透射：1％反射比例；
第二点阵金属膜半透半反镜(4)，其倾斜布置，且背离金属膜面的一面朝向第一点阵金属膜半透半反镜(3)的金属膜面；
第二点阵金属膜半透半反镜(4)采用50％透射：50％反射比例；
光电探测器(5)，其布置在第二点阵金属膜半透半反镜(4)的金属膜面侧；
信号处理器(6)，其与光电探测器(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种干涉激光超声无损检测系统，其特征在于，还包括扩束镜(7)，其入光口朝向第二激光器(1)的出光口，其出口光处于聚焦镜(2)的焦平面处。
3.根据权利要求2所述的一种干涉激光超声无损检测系统，其特征在于，所述扩束镜(7)的倍数在10倍以上。
4.根据权利要求1所述的一种干涉激光超声无损检测系统，其特征在于，所述第一激光器(8)所发射激光的波长与第二激光器(1)所发射激光的波长不同。
5.根据权利要求4所述的一种干涉激光超声无损检测系统，其特征在于，所述第一激光器(8)所发射激光的能量密度大于500uJ/cm2，所述第一激光器(8)的平均功率为1W-100W。
6.根据权利要求1所述的一种干涉激光超声无损检测系统，其特征在于，所述第二激光器(1)采用连续激光器，其功率为50mW-300mW。
7.一种干涉激光超声无损检测方法，其特征在于，采用如权利要求1～6任一项所述的一种干涉激光超声无损检测系统，包括如下步骤：
S100、向工件发射脉冲激光，以使工件上激发产生超声波；
S200、发射连续激光，并经过聚焦后平行出射在第一点阵金属膜半透半反镜(3)上；
S300、连续激光在第一点阵金属膜半透半反镜(3)处部分透射向工件，部分反射向第二点阵金属膜半透半反镜(4)后再透射入光电探测器(5)；经由第一点阵金属膜半透半反镜(3)透射向工件的光在工件表面发生散射，并携带工件表面的超声波信息后经第二点阵金属膜半透半反镜(4)反射入光电探测器(5)；两束光在光电探测器(5)内发生干涉，干涉信号携带工件表面的超声波信息传导至信号处理器(6)，通过信号处理器(6)分析处理后即可检测出工件是否具有缺陷，若具有，可根据信号分析出缺陷信息。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101858890B (zh) * 2010-05-14 2011-10-26 东南大学 小尺寸材料浅层缺陷检测系统
CN204758470U (zh) * 2015-06-01 2015-11-11 国网天津市电力公司 一种激光超声检测装置
CN207516312U (zh) * 2017-04-26 2018-06-19 桂林电子科技大学 激光注入光纤与相干探测的激光超声无损检测系统
CN212989153U (zh) * 2020-07-03 2021-04-16 宝宇(武汉)激光技术有限公司 一种激光超声无损检测装置
CN213302559U (zh) * 2020-11-06 2021-05-28 山东交通学院 一种利用飞秒激光直写技术制备任意占空比振幅光栅装置
CN113568099B (zh) * 2021-07-08 2023-07-18 武汉大学 基于纳米微腔的可见光分束滤波薄膜及其设计方法
CN113640384A (zh) * 2021-10-12 2021-11-12 宝宇(武汉)激光技术有限公司 一种远距离tofd激光超声焊缝无损检测设备及方法

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