[發(fā)明專利]一種激光超聲激發(fā)與檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510364078.6
• 申請(qǐng)日: 2015-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN105301097B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊世錫;劉學(xué)坤;甘春標(biāo);劉永強(qiáng);王金浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/34
• 代理公司: 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

本發(fā)明涉及一種激光超聲激發(fā)與檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，屬于無(wú)損探傷技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括連續(xù)激光器，激光分束裝置，光電調(diào)制結(jié)構(gòu)，光學(xué)干涉光路系統(tǒng)，光束調(diào)制光路，反光鏡，信號(hào)處理電路，計(jì)算機(jī)，被檢測(cè)件。利用激光分束裝置組中的分光板的不同數(shù)量和不同間隔的組合實(shí)現(xiàn)激光的陣列激發(fā)和陣列檢測(cè)。本發(fā)明系統(tǒng)和方法采用一個(gè)連續(xù)激光器同時(shí)實(shí)現(xiàn)激光超聲的激發(fā)和檢測(cè)，顯著降低激光超聲檢測(cè)系統(tǒng)的成本；陣列激發(fā)和檢測(cè)顯著提高超聲信號(hào)的信噪比和檢測(cè)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光超聲激發(fā)與檢測(cè)系統(tǒng)和方法，屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光超聲技術(shù)是利用激光激發(fā)和檢測(cè)超聲的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，激光具有較好的指向性和遠(yuǎn)距離不發(fā)散的特點(diǎn)，所以運(yùn)用激光非接觸遠(yuǎn)距離的特點(diǎn)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)是故障診斷重要的新興方法，可以運(yùn)用激光掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模無(wú)損檢測(cè)。在材料缺陷檢測(cè)、加工檢測(cè)、以及高溫、腐蝕、輻射等惡劣的環(huán)境下設(shè)備的監(jiān)測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

激光超聲系統(tǒng)主要包括超聲激發(fā)系統(tǒng)和激光超聲檢測(cè)系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)大多采用專門的激光干涉儀和脈沖激光器，成本往往較高。此外，現(xiàn)有的激光超聲激發(fā)與檢測(cè)方案大多采用單獨(dú)的點(diǎn)源或者線源照射檢測(cè)件，受限于激光器的能量和重復(fù)頻率，激發(fā)效果和信號(hào)的檢測(cè)效果以及檢測(cè)速度有限。文獻(xiàn)Laser-generation ofnarrow-band surface waves[J].Journal ofthe Acoustical Society ofAmerica,1992,92(5):537-541.介紹采用陣列的激光源激發(fā)超聲可以向被檢測(cè)件輻照更多能量，激發(fā)的超聲信號(hào)的信噪比更大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于解決上述已有的應(yīng)用和技術(shù)中出現(xiàn)的問題，提供了一種運(yùn)用單個(gè)激光器實(shí)現(xiàn)激光超聲的激發(fā)和檢測(cè)的方法，通過設(shè)計(jì)光路實(shí)現(xiàn)激光超聲的陣列激發(fā)和陣列檢測(cè)，顯著提升激光超聲檢測(cè)的檢測(cè)精度，使系統(tǒng)能夠更快速和全面的檢測(cè)被測(cè)件的表面或者內(nèi)部的損傷、裂痕。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種激光超聲激發(fā)與檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)連續(xù)激光器，一級(jí)分束裝置，光電調(diào)制機(jī)構(gòu)，激光光束調(diào)制機(jī)構(gòu)，反光鏡，光學(xué)干涉光路，被檢測(cè)件，二級(jí)分束裝置一、二級(jí)分束裝置二以及信號(hào)處理電路，計(jì)算機(jī)組成，所述連續(xù)激光器發(fā)出的連續(xù)激光通過一級(jí)分束裝置，分成激發(fā)激光和檢測(cè)激光兩束激光；所述激發(fā)激光通過所述光電調(diào)制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為脈沖激光；所述二級(jí)分束裝置一和二級(jí)分束裝置二分別由1～100個(gè)分光比相同的分光板組成。

優(yōu)選的，所述連續(xù)激光按照一級(jí)分束裝置不同的分光比，分為不同強(qiáng)度的檢測(cè)激光和激發(fā)激光。

優(yōu)選的，所述二級(jí)分束裝置一由1～100個(gè)等間隔、相同分光比的分光板以及一塊反光鏡組成，將所述脈沖激光分成強(qiáng)度相等的1～100束等間隔且沿檢測(cè)方向分布的脈沖激光，用于激發(fā)超聲波的激光源。

優(yōu)選的，所述二級(jí)分束裝置二由1～100個(gè)等間隔、相同分光比的分光板以及一塊反光鏡組成，將所述檢測(cè)激光分成強(qiáng)度相等的1～100束等間隔且沿檢測(cè)方向分布的連續(xù)激光，用于激光干涉檢測(cè)的激光源。

優(yōu)選的，所述光電調(diào)制機(jī)構(gòu)為普通的電光晶體調(diào)制或者激光調(diào)Q裝置。

優(yōu)選的，所述激光光束調(diào)制結(jié)構(gòu)包括激光擴(kuò)束結(jié)構(gòu)、光闌及聚焦鏡；所述激光光束調(diào)制結(jié)構(gòu)通過增減所述激光擴(kuò)束結(jié)構(gòu)數(shù)量和調(diào)節(jié)激光擴(kuò)束結(jié)構(gòu)與光闌縫隙間的長(zhǎng)寬，將點(diǎn)源脈沖激光調(diào)制為不同寬度和長(zhǎng)度的矩形源或者線源激光，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)源和線源激光的切換。

本發(fā)明還提供了一種利用如上所述的激光超聲激發(fā)與檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行金屬板裂紋檢測(cè)的方法，通過所述二級(jí)分束裝置一將一束脈沖激光轉(zhuǎn)換成陣列激光等間隔、等強(qiáng)度輻照在被檢測(cè)件上實(shí)現(xiàn)陣列激發(fā)；并通過增減所述二級(jí)分束裝置一中分光板的數(shù)量調(diào)節(jié)激光超聲激發(fā)的范圍,起到激光沿檢測(cè)方向掃描激發(fā)超聲波的效果，通過調(diào)節(jié)分光板的間隔實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)激光超聲激發(fā)的間隔頻率。