CN114324177A - 一种激光超声无损检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光超声无损检测装置，包括：处理模块、同步信号发生模块、脉冲激光器、二维扫描振镜、检测模块和数据采集模块。本发明能够对被测试件的微小表面裂纹进行非接触式的高精度无损检测。本发明还提出一种激光无损检测方法，脉冲激光照射在被测试件中并在被测试件中激发出超声波信号，超声波信号被试件表面裂纹调制，检测模块输出的信号进入数据采集模块并通过总线进入处理模块，处理模块对信号进行分析处理最终得出缺陷的位置及深度信息。

Description

一种激光超声无损检测装置及方法

技术领域

本发明涉及激光超声无损检测技术，特别是涉及一种激光超声无损检测装置及方法。

背景技术

在现代无损检测技术中，超声检测以其检测灵敏度高、声束指向性好、对裂纹等危害的缺陷检出率高、适用面广等优点，超声检测技术成了高科技产业和现代工业领域无损检测的首选。但传统的超声检测存在很多不足，在恶劣环境下(如高温、高压)的测量、物质微结构的研究、超薄材料的测量等方面，该技术的有效性大大降低，而激光超声由于其非接触，空间分辨率高等优点很好地弥补了这些不足。

常见的激光超声检测系统有迈克尔逊干涉仪、光感生电动势干涉仪和共焦法布里珀罗干涉仪等，但这些装置都有一些缺点。普通迈克尔逊干涉方法只能用于镜面检测，不能用于粗糙表面的检测。光感生电动势干涉仪的光电转换效率低，并且响应率不够理想。共焦法布里珀罗干涉装置对于激光束的单频以及干涉仪的工作点都有很严格的要求，系统的设计困难、造价很高。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种激光超声无损检测装置及方法，其可有效解决噪声干扰问题，大大提高了检测范围及检测灵敏度。

基于上述目，本发明提出一种激光超声无损检测装置，包括：

脉冲激光器，用于产生脉冲激光。二维扫描振镜，用于将脉冲激光以不同的角度投射至被测试件上，脉冲激光在被测试件上激发出超声波，超声波信号的幅值、频谱受到缺陷影响发生变化。检测模块，对超声波信号进行检测以得到被测信息。数据采集模块，用于接收检测模块输出的电信号，并将电信号传送至处理模块。处理模块，用于对电信号进行差分、降噪等处理，对降噪后的信号进行分析最终得出被测试件缺陷的位置与深度信息。同步信号发生模块，用于产生同步信号，同步信号作用于脉冲激光器与数据采集模块使得超声波信号的激发与电信号的采集同步进行。检测模块通过产生连续激光，检测被测试件上的超声波信号，其包括至少一个检测单元、第一光学晶体、第二光学晶体、第一光电探测器和第二光电探测器，连续激光被检测单元分为参考光和测试光两路光束，测试光被投射至被测试件上，再由检测单元收集从被测试件反射回来的信号光，同时检测单元将信号光分为第一信号光和第二信号光，第一信号光和第二信号光分别进入第一光学晶体和第二光学晶体，同时，参考光直接被分为第一参考光和第二参考光，第一参考光和第二参考光分别进入第一光学晶体和第二光学晶体，分别与第一信号光和第二信号光发生干涉，由第一光电探测器与第二光电探测器分别接收干涉后的光信号并转换成电信号输出。

进一步的，检测单元包括：机械狭缝，用于导通或阻隔连续激光；通过确定机械狭缝是否开启，从而确定该检测单元是否工作。至少两个偏振分光棱镜，分别用于将连续激光分为参考光和测试光，以及改变信号光的传递方向。四分之一波片，用于改变测试光和信号光的偏振态。伽利略光学系统，用于调整测试光和信号光的直径。收集透镜，用于收集信号光。其中，测试光入射到被测试件之前，经过伽利略光学系统扩束后被收集透镜会聚照射到被测试件上，反射回来的信号光又被收集透镜收集，由伽利略光学系统进行缩束，经四分之一波片改变该信号光的偏振态射向偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜改变传递方向后出射。

进一步的，任一机械狭缝处于开启状态时，其余检测单元的机械狭缝处于闭合状态，任一时刻最多只有一个机械狭缝处于开启状态，同一时刻最多只有一路检测单元在工作。

进一步的，检测模块包括：多个反射镜；单纵模激光器，用于产生连续激光。衰减片，用于调节连续激光的输出功率。起偏器，用于将入射的连续激光转换成线偏振光出射。扩束器，用于将出射的线偏振光的直径进行扩束。半波片，用于调节线偏振光的偏振方向。检测单元阵列，该检测单元阵列包括第一检测单元和第二检测单元。多个分光镜，包括第一分光镜和第二分光镜。第一分光镜，用于将线偏振光分为第一路光和第二路光，第一路光进入第一检测单元，第二路光经过第二分光镜被分成第三路光和第四路光，第三路光进入第二检测单元。当第一路光进入第一检测单元后，被分为参考光和测试光，测试光被投射至被测试件上，信号光分光镜把从被测试件上反射回来的信号光分为第一信号光和第二信号光，同时，参考光被参考光分光镜分为第一参考光和第二参考光，第一信号光与第一参考光在第一光学晶体内发生干涉，第二信号光与第二参考光在第二光学晶体内发生干涉。第一光电探测器与第二光电探测器，分别用于接收干涉后的光信号并转换成电信号输出。

进一步的，第n检测单元工作所需增益比第n-1检测单元工作所需增益要大，通过调节衰减片使得各个检测单元工作时的光强相等。

进一步的，第一检测单元包括：第一机械狭缝，用于导通或阻隔连续激光，确定第一检测单元是否工作。第一偏振分光棱镜，用于将第一路光分成参考光与测试光。第二偏振分光棱镜，用于改变从被测试件上反射回来信号光的方向。第一四分之一波片，用于改变信号光及测试光的偏振态。第一透镜与第二透镜，用于组成伽利略光学系统，对入射的测试光进行扩束，对反射回来的信号光进行缩束。第三透镜，用于收集信号光。第三反射镜，用于改变参考光的传递方向。参考光分光镜，用于将参考光分为第一参考光与第二参考光。第一路光通过第一机械狭缝后被第一偏振分光棱镜分为参考光与测试光，参考光通过第三反射镜与参考光分光镜分为第一参考光与第二参考光，测试光通过第二偏振分光棱镜、第一四分之一波片、第一透镜、第二透镜与第三透镜照射到被测试件上，从被测试件反射回来的信号光通过第三透镜、第二透镜、第一透镜与第一四分之一波片后被第二偏振分光棱镜反射至第一反射镜。

进一步的，第二检测单元包括：第二机械狭缝，用于导通或阻隔连续激光，确定第二检测单元是否工作。第三偏振分光棱镜，用于将第二路光分成参考光与测试光。第四偏振分光棱镜，用于改变信号光的传递方向。第二四分之一波片，用于改变信号光及测试光的偏振态。第六透镜与第七透镜，用于组成伽利略光学系统，对入射的测试光进行扩束，对反射回来的信号光进行缩束。第八透镜，用于收集信号光。第八反射镜，用于改变参考光的传递方向。第七反射镜，用于改变信号光的传递方向。第二分光镜，用于将第二路光分为第三路光与第四路光。其中，第三路光进入第二机械狭缝后被第三偏振分光棱镜分为参考光与测试光，参考光通过第八反射镜反射至第四分光镜分为两束光，其中一束光经过参考光分光镜分为第一参考光与第二参考光；测试光通过第四偏振分光棱镜、第二四分之一波片、第六透镜、第七透镜与第八透镜照射到被测试件上；从被测试件反射回来的信号光通过第八透镜、第七透镜、第六透镜与第二四分之一波片后被第四偏振分光棱镜反射至第七反射镜，信号光通过第七反射镜与第三分光镜照射到信号光分光镜。

进一步的，第四分光镜还用于连接下一检测单元的参考光，第三分光镜还用于连接下一检测单元的信号光。

基于上述目的，本发明还提出一种使用如上的激光超声无损检测装置的检测方法，包括步骤如下：

S1、利用所述二维扫描振镜将所述脉冲激光投射到所述被测试件上产生超声波信号；

S2、根据检测范围利用检测模块选择进行工作的检测单元；

S3、依次打开需要工作的检测单元，检测单元投射测试光至被测试件上，对相应区域的信号光进行采集，同时将该检测结果转换成电信号输出至处理模块；

S4、重复步骤S1与S3，直至完成对被测试件的所有区域的检测；

S5、由处理模块对所有检测结果进行分析处理，得到被测试件的缺陷参数。

进一步的，步骤S3中，信号光被超声波信号调制，从而携带有被测信息，该信号光通过多个光学元件进入第一光学晶体与第二光学晶体将被测信息从信号光的相位调制到信号光的光强上，出射的两束信号光分别进入第一光电探测器与第二光电探测器，经过第一光电探测器与第二光电探测器将光信号转换为电信号并对电信号放大输出，由所述数据采集模块收集放大后的电信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用双波混频干涉仪可以自动消除环境等引起的低频噪声干扰。

(2)使用差动式双波混频干涉仪不仅可以提高灵敏度，还能有效抑制电噪声的干扰。

(3)采用检测光束阵列式的设计可以扩大检测范围，提高缺陷检测的效率。

(4)做到了非接触式测量，能够在在恶劣环境下(如高温、高压)对试件进行检测。

附图说明

图1为根据本发明的激光超声无损检测装置构架示意图；

图2为根据本发明的检测模块示意图；

图3为根据本发明的光学晶体示意图；

图4为根据本发明的第一检测单元工作示意图；

图5为根据本发明的第二检测单元工作示意图；

图6为根据本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参见图1，本发明提出的一种激光无损检测装置，用于对被测试件5进行损伤检测，包括：处理模块1、同步信号发生模块2、脉冲激光器3、二维扫描振镜4、检测模块6与数据采集模块7。其中，通过脉冲激光器3发射脉冲激光经过二维扫描振镜4照射到被测试件5上，同时，同步信号发生模块 2使数据采集模块7在同一时间采集检测数据，由检测模块6输出探测的信号光至被测试件5上，信号光经被测试件5调制后，由检测模块6收集从被测试件5反射回来的信号光，并对信号光进行处理，以电信号的方式输出，由数据采集模块7进行采集后输出至处理模块1进行分析处理，最终得到被测试件5的缺陷检测结果。

脉冲激光器3发射的脉冲激光经过二维扫描振镜4将脉冲激光照射到被测试件5上，脉冲激光与被测试件5材料相互作用过程中，一部分经其材料表面反射，另一部分由被测试件5表层的一个非常小的区域吸收并转换成热，由于脉冲激光作用时间极短，会在该区域形成一个瞬态温升，从而使得被测试件5的表面发生应力变形成应力场，进而在被测试件5内部产生超声波信号。

二维扫描振镜4，通过X-Y轴电机带动反射镜片偏转来实现平面扫描，用于使脉冲激光以扫描的方式照射到被测试件5上，使其照射范围能够覆盖到被测试件5的表面。

数据采集模块7，同步于脉冲激光器3发射的脉冲激光，对检测模块6 的输出信号进行数据采集传输至处理模块1。

同步信号发生模块2，产生同步信号的装置，用于同时给脉冲激光器3 与数据采集模块7发送同步信号，使得脉冲激光器3与数据采集模块7同步工作。

处理模块1控制同步信号发生模块2，同步信号发生模块2同时给脉冲激光器3与数据采集模块7发送同步信号，使得脉冲激光器3与数据采集模块7同步工作，且处理模块1对接收由数据采集模块7采集到的数据，进行处理分析，处理模块1首先对数据进行差分处理和经验模式分解(EMD)处理以减小噪声的干扰，接着利用小波分析的方法从降噪信号中提取超声波信号被缺陷反射的信号的渡越时间，根据超声波信号在被测试件5中的传播速度和渡越时间可以求出试件上缺陷的位置，在确定缺陷的位置后，利用小波包－奇异值分解识别方法对被测试件5的缺陷深度进行识别，从而实现对被测试件5的缺陷检测。

参见图2，检测模块6包括：单纵模激光器601、衰减片602、起偏器603、扩束器604、半波片605、第一光学晶体617、第二光学晶体621、第一光电探测器619、第一光电探测器622、第一分光镜606、第二分光镜628、信号光分光镜615、检测单元阵列以及多个反射镜。其中，由单纵模激光器601 发射连续激光依次经过衰减片602、起偏器603、扩束器604和半波片605 经第一分光镜606后进入检测单元阵列，在检测单元内被分成参考光和测试光，分别进入不同的光路，测试光被照射到被测试件5上，经被测试件5调制后反射回的信号光由检测单元阵列进行收集，同时，参考光被分成第一参考光和第二参考光，信号光经信号光分光镜615被分成第一信号光与第二信号光，第一参考光与第一信号光在第一光学晶体617内发生干涉由第一光电探测器619进行光信号收集并转换成电信号输出至数据采集模块7，第二参考光与第二信号光在第二光学晶体621内发生干涉由第一光电探测器622进行光信号收集并转换成电信号输出至数据采集模块7。

单纵模激光器601，用于输出波长为532nm的连续激光。输出激光模式既是单纵模又是单横模的激光器。单纵模是指谐振腔内只有单一纵模(单一频率)进行振荡，单横模又称基横模，是指光强在光横截面上的分布为高斯分布。

衰减片602，用于调节连续激光的输出功率。衰减片602是一种利用物质对光的吸收特性，可以将光强衰减的一种片状元件，并且利用衰减片衰减光强不会改变光谱的能量分布。

起偏器603，用于将入射的连续激光转换成线偏振光出射。可以是一种偏振片，用于从连续激光中获取线偏振光。

扩束器604，用于将出射的线偏振光的直径扩束至4mm。

半波片605，用于调节线偏振光的偏振方向。

信号光分光镜615，用于将检测单元阵列种输出的信号光分成第一信号光和第二信号光。

在本实施方式中，第一光电探测器619和第一光电探测器622都采用光敏面直径为500μm的硅光电探测器。

在本实施方式中，第一光学晶体617与第二光学晶体621的构造及材质相同，如图3所示，第一光学晶体617和第二光学晶体621都采用硅酸铋晶体，晶体沿

[001]和[110]方向切割，垂直于

方向上的面镀波长为 532nm增透膜，垂直于[001]方向上的面镀电极。在检测时，向第一光学晶体 617施加4kV电压，向第二光学晶体621施加-4kV电压，施加相反的电压使得经过第一光学晶体617和/或第二光学晶体621的参考光与信号光的耦合增益方向相反，使得第一光电探测器619和第一光电探测器622接收到从第一光学晶体617或第二光学晶体621中出射得光信号的光强符号相反，将这两个光信号做差分运算可以大幅度削弱电噪声对系统的干扰。

检测单元阵列，包括第一检测单元和第二检测单元。从半波片605出射的连续激光经第一分光镜606被分成第一路光和第二路光，第一路光进入第一检测单元，第二路光经第二分光镜628被分成第三路光和第四路光，第三路光进入第二检测单元。检测单元阵列可依此方式拓展，第2n-2路光束被分光镜分为第2n-1路光束与第2n路光束，第2n-1路光束进入第n检测单元。

其中，检测单元阵列根据被测试件5的尺寸选择测试需求，根据测试需求设置检测单元的数量，若存在第三检测单元，如图2所示，第四路光经第五分光镜641被分成第五路光和第六路光，第五路光进入第三检测单元，n 个检测单元的情况依次类推，不再赘述。可以理解的，经第一分光镜606或第二分光镜628分成的两路光路的强度比为1：1。

第一检测单元包括：第一机械狭缝607、第一偏振分光棱镜608、第二偏振分光棱镜609、第一四分之一波片610、第一透镜611、第二透镜612、第三透镜613、第三反射镜623和参考光分光镜624。第一机械狭缝607，用于导通或阻隔连续激光，确定第一检测单元是否工作。第一偏振分光棱镜608，用于将第一路光分成参考光与测试光。第二偏振分光棱镜609，用于改变信号光的方向。第一四分之一波片610，用于改变信号光及测试光的偏振态。第一透镜611与第二透镜612，用于组成第一伽利略光学系统，对测试光进行扩束，对反射回来的信号光进行缩束。第三透镜613，用于收集信号光。第三反射镜623，用于改变参考光的传递方向。参考光分光镜624，用于将参考光分为第一参考光与第二参考光。根据第一机械狭缝607的开启和关闭状态，确定第一检测单元是否工作，当使用第一检测单元进行检测时，如图4 所示，第一机械狭缝607处于开启状态，第一路光进入第一偏振分光棱镜608 被分成参考光和测试光并分别射向两个方向。参考光经过第三反射镜623反射至参考光分光镜624被分为第一参考光和第二参考光，第一参考光经过第九反射镜640传递至第一光学晶体617，第二参考光经第四反射镜625、第五反射镜626、第六反射镜627传递至第二光学晶体621。测试光垂直入射并依次经过第二偏振分光棱镜609、第一四分之一波片610、第一透镜611、第二透镜612和第三透镜613入射至被测试件5，在此过程中，测试光经过第一四分之一波片610时由线偏振光转换成圆偏振光，第一透镜611和第二透镜 612组成第一伽利略光学系统，将测试光进行扩束。经过第一伽利略光学系统，第一伽利略光学系统将信号光进行缩束后经过第一四分之一波片，至此，信号光两次经过第一四分之一波片610偏振态旋转了90°，经过第二偏振分光棱镜609改变出射方向后经过第一反射镜614反射至信号光分光镜被分为第一信号光和第二信号光，第一信号光经第四透镜616会聚后进入第一光学晶体617，第二信号光经第五透镜620会聚后进入第二光学晶体621。

第二检测单元包括：第二机械狭缝629、第三偏振分光棱镜630、第四偏振分光棱镜631、第二四分之一波片632、第六透镜633、第七透镜634、第八透镜635、第七反射镜636、第八反射镜638、第三分光镜637和第四分光镜639。其中，第二机械狭缝629，用于导通或阻隔连续激光，确定第二检测单元是否工作。第三偏振分光棱镜630，用于将第二路光分成参考光与测试光。第四偏振分光棱镜631，用于改变从被测试件5上反射回来信号光的方向。第二四分之一波片632，用于改变信号光及测试光的偏振态。第六透镜 633与第七透镜634，用于组成第二伽利略光学系统，对入射的测试光进行扩束，对反射回来的信号光进行缩束。第八透镜635，用于收集信号光。第八反射镜638，用于改变参考光的传递方向。第七反射镜636，用于信号光的传递方向。第四分光镜639，用于将参考光分为两束，其中一束进入第一检测单元。根据第二机械狭缝629的开启和关闭状态，确定第二检测单元是否工作，如图5所示，当使用第二检测单元进行检测时，第一机械狭缝607处于关闭状态，第二机械狭缝629处于开启状态，第三路光进入第二机械狭缝629 被第三偏振分光棱镜630分为参考光和测试光，参考光通过第八反射镜638 反射至第四分光镜639传递至参考光分光镜624被分为第一参考光和第二参考光。第一参考光经过第九反射镜640传递至第一光学晶体617，第二参考光经第四反射镜625、第五反射镜626、第六反射镜627传递至第二光学晶体 621。测试光垂直入射并依次经过第四偏振分光棱镜631、第二四分之一波片 632、第六透镜633、第七透镜634与第八透镜635照射到被测试件5上，在此过程中，测试光经过第二四分之一波片632时由线偏振光转换成圆偏振光，第六透镜633和第七透镜634组成第二伽利略光学系统，将测试光进行扩束。信号光经过第八透镜635会聚进入至被测试件5上，由脉冲激光激发的超声波信号被缺陷调制后被信号光检测，缺陷信息呈现在信号光的相位上，由第八透镜635收集从被测试件5上反射回来的信号光，信号光再次经过第二伽利略光学系统，第二伽利略光学系统将信号光进行缩束，经过第四偏振分光棱镜631改变出射方向，再经过第七反射镜636反射至第三分光镜637被分成两路光，其中一路光进入615被分为第一信号光和第二信号光，第一信号光经第四透镜616会聚后进入第一光学晶体617，第二信号光经第五透镜620进入第二光学晶体621。

在任一检测单元工作完成后，第一参考光与第一信号光在第一光学晶体 617内干涉，第二参考光与第二信号光在第二光学晶体621内干涉，由于光折变效应，干涉条纹对光学晶体的折射率调制形成动态全息光栅。动态全息光栅随着信号光与参考光的变化而变化，但由于光折变效应具有一定的响应时间，所以如果信号光的调制频率很低，光栅与光强分布会同步移动，参考光与信号光之间的能量耦合不发生变化，对低频噪声干扰不敏感。参考光经过动态光栅会被衍射到与信号光相同的方向上，信号光的透射光与参考光的衍射光之间发生高效干涉，干涉光强信号分别由第一光电探测器619和第二探测器622接收。

作为另一种实现方式，当检测单元阵列设置有第三检测单元时，第四分光镜639还用于作为与从第三检测单元中出射的参考光的连接器，将参考光传递至624，第三分光镜637还用于作为从第三检测单元中出射的信号光的连接器，将信号光传递至信号光分光镜615。

检测单元阵列根据每个检测单元对应的机械狭缝对检测单元的工作状态进行选择，同一时刻只有一个机械狭缝处于开启状态，其余检测单元的机械狭缝均处于关闭状态，即在同一时刻仅有一个检测单元阵列在工作，其余检测单元阵列不工作。第n个检测单元工作所需增益(激光功率)为第n-1个检测单元阵列工作所需增益的四倍，当n越大时，检测单元内的光学系统所需的增益便越大，旋转衰减片602可以调节光学系统增益。

参见图6，本发明还提出一种使用如上的激光超声无损检测装置的检测方法，包括步骤如下：

S1、利用所述二维扫描振镜将所述脉冲激光投射到所述被测试件上产生超声波信号S2、根据检测范围利用检测模块6选择进行工作的检测单元。S3、依次打开需要工作的检测单元，检测单元投射测试光至被测试件上5，对相应区域的信号光进行采集，同时将该检测结果转换成电信号输出至处理模块。 S4、重复步骤S1与S3，直至完成对被测试件5的所有区域的检测。S5、由处理模块1对所有检测结果进行分析处理，得到被测试件5的缺陷参数。

可以理解的，在步骤S3中，信号光被超声波信号调制，从而携带有被测信息，该信号光通过多个光学元件进入第一光学晶体617与第二光学晶体621 将被测信息从信号光的相位调制到信号光的光强上，出射的两束信号光分别进入第一光电探测器619与第二光电探测器622，经过第一光电探测器619 与第二光电探测器622将光信号转换为电信号并对电信号放大输出，由数据采集模块7收集。

在权利要求书中，词语“包括”不排除其他单元或步骤；词语“一”或“一个”并不排除多个。在权利要求书中，使用诸如“第一”“第二”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素包括较另外一个权利要求元素的优先级、次序或者动作执行的时间顺序，而仅仅出于将一个权利要求的元素与另一个权利要求元素相区别的目的。尽管在互不相同的从属权利要求中分别记载了某些特定技术特征，但这并不意味着这些特定技术特征不能被组合利用。本发明的各个方面可单独、组合或者以未在前述实施例中具体讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前文所描述或附图中所示的组件的细节和排列。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的多个方面与其他实施例中描述的多个方面组合。多个模块或单元中所记载的步骤、功能或特征，可以由一个模块或一个单元执行或满足。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对权利要求范围的限制。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种激光超声无损检测装置，包括：

脉冲激光器，用于产生脉冲激光；

二维扫描振镜，用于将所述脉冲激光以不同的角度投射至被测试件上，所述脉冲激光在被测试件上激发出超声波信号，超声波信号传播到缺陷位置处并与其相互作用导致超声波信号的幅值、频谱发生变化；检测模块，对所述超声波信号进行检测以得到被测信息；

数据采集模块，用于接收所述检测模块输出的电信号，并将所述电信号传送至所述处理模块；

处理模块，用于对所述电信号进行差分、降噪等处理，对降噪后的信号进行分析最终得出被测试件缺陷的位置与深度信息；

同步信号发生模块，用于产生同步信号，同步信号作用于所述脉冲激光器与所述数据采集模块使得所述超声波信号的激发与所述电信号的采集同步进行；

其特征在于，所述检测模块通过产生连续激光，检测所述被测试件上的所述超声波信号，其包括至少一个检测单元、第一光学晶体、第二光学晶体、第一光电探测器和所述第二光电探测器，所述连续激光被所述检测单元分为参考光和测试光两路光束，所述测试光被投射至所述被测试件上，再由所述检测单元收集从所述被测试件反射回来的信号光，同时所述检测单元将所述信号光分为第一信号光和第二信号光，第一信号光和第二信号光分别进入所述第一光学晶体和所述第二光学晶体，同时，所述参考光直接被分为第一参考光和第二参考光，所述第一参考光和所述第二参考光分别进入第一光学晶体和所述第二光学晶体，分别与所述第一信号光和所述第二信号光发生干涉，由所述第一光电探测器与所述第二光电探测器分别接收干涉后的光信号并转换成电信号输出。

2.根据权利要求1所述的激光超声无损检测装置，其特征在于，所述检测单元包括：

机械狭缝，用于导通或阻隔所述连续激光；通过确定所述机械狭缝是否开启，从而确定该检测单元是否工作；

至少两个偏振分光棱镜，分别用于将连续激光分为所述参考光和所述测试光，以及改变所述信号光的传递方向；

四分之一波片，用于改变所述测试光和所述信号光的偏振态；

伽利略光学系统，用于调整所述测试光和所述信号光的直径；

收集透镜，用于收集所述信号光；

其中，所述测试光入射到所述被测试件之前，经过所述伽利略光学系统扩束后被所述收集透镜会聚照射到所述被测试件上，反射回来的所述信号光又被所述收集透镜收集，由所述伽利略光学系统进行缩束，经所述四分之一波片改变该信号光的偏振态射向所述偏振分光棱镜，经所述偏振分光棱镜改变传递方向后出射。

3.根据权利要求2所述的一种激光超声无损检测装置，其特征在于，所述的任一机械狭缝处于开启状态时，其余所述检测单元的所述机械狭缝处于闭合状态，任一时刻最多只有一个所述机械狭缝处于开启状态，同一时刻最多只有一路所述检测单元在工作。

4.根据据权利要求1所述的激光超声无损检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：

单纵模激光器，用于产生连续激光；

衰减片，用于调节所述连续激光的输出功率；

起偏器，用于将入射的连续激光转换成线偏振光出射；

扩束器，用于将出射的所述线偏振光的直径进行扩束；

半波片，用于调节所述线偏振光的偏振方向；

检测单元阵列，该检测单元阵列包括第一检测单元和第二检测单元；

多个分光镜，包括第一分光镜和第二分光镜；

第一分光镜，用于将所述线偏振光分为第一路光和第二路光，所述第一路光进入所述第一检测单元，第二路光经过第二分光镜被分成第三路光和第四路光，所述第三路光所述第二检测单元；

当所述第一路光进入所述第一检测单元后，被分为所述参考光和所述测试光，所述测试光被投射至所述被测试件上，信号光分光镜将从所述被测试件上反射回来的信号光分为所述第一信号光和所述第二信号光，同时，所述参考光被参考光分光棱镜分为所述第一参考光和所述第二参考光，所述第一信号光与所述第一参考光在所述第一光学晶体内发生干涉，所述第二信号光与所述第二参考光在所述第二光学晶体内发生干涉；

第一光电探测器与第二光电探测器，分别用于接收干涉后的光信号并转换成电信号输出。

5.根据权利要求4所述的激光超声无损检测装置，其特征在于，第n检测单元工作所需增益比第n-1检测单元工作所需增益要大，通过调节所述衰减片使得各个所述检测单元工作时的光强相等。

6.根据权利要求4所述的激光超声无损检测装置，其特征在于，所述第一检测单元包括：

第一机械狭缝，用于导通或阻隔连续激光，确定所述第一检测单元是否工作；

第一偏振分光棱镜，用于将第一路光分成所述参考光与所述测试光；

第二偏振分光棱镜，用于改变从所述被测试件上反射回来信号光的方向；

第一四分之一波片，用于改变所述信号光的偏振态；

第一透镜与第二透镜，用于组成伽利略光学系统，对入射的所述测试光进行扩束，对反射回来的所述信号光进行缩束；

第三透镜，用于收集所述信号光；

第三反射镜，用于改变所述参考光的传递方向；

参考光分光镜，用于将所述参考光分为所述第一参考光与所述第二参考光；

所述第一路光通过第一机械狭缝后被第一偏振分光棱镜分为所述参考光与所述测试光，所述参考光通过第三反射镜与参考光分光镜分为第一参考光与第二参考光，所述测试光通过第二偏振分光棱镜、第一四分之一波片、第一透镜、第二透镜与第三透镜照射到所述被测试件上，从所述被测试件反射回来的所述信号光通过第三透镜、第二透镜、第一透镜与第一四分之一波片后被第二偏振分光棱镜反射至第一反射镜。

7.根据权利要求4所述的激光超声无损检测装置，其特征在于，所述第二检测单元包括：

第二机械狭缝，用于导通或阻隔连续激光，确定所述第二检测单元是否工作；

第三偏振分光棱镜，用于将第二路光分成所述参考光与所述测试光；

第四偏振分光棱镜，用于改变从所述被测试件上反射回来信号光的方向；

第二四分之一波片，用于改变所述信号光及所述测试光的偏振态；

第六透镜与第七透镜，用于组成伽利略光学系统，对入射的所述测试光进行扩束，对反射回来的所述信号光进行缩束；

第八透镜，用于收集所述信号光；

第八反射镜，用于改变所述参考光的传递方向；

第七反射镜，用于改变所述信号光的传递方向；

参考光分光镜，用于将所述参考光分为所述第一参考光与所述第二参考光；

其中，所述第三路光进入所述第二机械狭缝后被所述第三偏振分光棱镜分为参考光与测试光，所述参考光通过第八反射镜至第四分光镜分为两束光，其中一束光经过参考光分光镜分为第一参考光与第二参考光；所述测试光通过第四偏振分光棱镜、第二四分之一波片、第六透镜、第七透镜与第八透镜照射到所述被测试件上；从所述被测试件反射回来的信号光通过第八透镜、第七透镜、第六透镜与第二四分之一波片后被所述第四偏振分光棱镜反射至所述第七反射镜，所述信号光通过第七反射镜与第三分光镜照射到信号光分光镜。

8.根据权利要求7所述的激光超声无损检测装置，其特征在于，

所述第四分光镜还用于连接下一所述检测单元的参考光；

所述第三分光镜还用于连接下一所述检测单元的信号光。

9.一种使用权利要求1～8任一所述的激光超声无损检测装置的检测方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1、利用所述二维扫描振镜将所述脉冲激光投射到所述被测试件上产生超声波信号；

S2、根据检测范围利用所述检测模块选择进行工作的所述检测单元；

S3、依次打开需要工作的所述检测单元，所述检测单元投射所述测试光至所述被测试件上，对相应区域的所述信号光进行采集，同时将该检测结果转换成电信号输出至处理模块；

S4、重复步骤S1与S3，直至完成对被测试件的所有区域的检测；

S5、由所述处理模块对所有检测结果进行分析处理，得到所述被测试件的缺陷参数。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述信号光被所述超声波信号调制，从而携带有被测信息，该信号光通过多个光学元件进入所述第一光学晶体与所述第二光学晶体将被测信息从所述信号光的相位调制到所述信号光的光强上，出射的两束信号光分别进入第一光电探测器与所述第二光电探测器，经过所述第一光电探测器与所述第二光电探测器将光信号转换为电信号并对电信号放大输出，由所述数据采集模块收集放大后的电信号。

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