[發(fā)明專利]一種手持式自動對焦激光超聲無損檢測系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111323480A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁雷;顏學(xué)俊;盧明輝;魯強(qiáng)兵;錢斯文;錢利強(qiáng);耿開勝;徐曉東;陳延峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京光聲超構(gòu)材料研究院有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 南京常青藤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32286
• 代理人: 黃胡生

本發(fā)明提供一種手持式自動對焦激光超聲無損檢測系統(tǒng)，具體涉及激光超聲無損檢領(lǐng)域，激勵光導(dǎo)入至光纖準(zhǔn)直器中，光纖準(zhǔn)直器對光束發(fā)散角進(jìn)行修正得到一束平行光，再通過分束鏡將平行光分為兩束；平行光可經(jīng)過凹透鏡與第一凸透鏡組成的擴(kuò)束鏡對光斑進(jìn)行擴(kuò)束，再通過電控馬達(dá)控制的第二凸透鏡，通過出光窗口在待檢測的工件上聚焦形成點(diǎn)光斑，點(diǎn)光斑被散射后依次經(jīng)過第二凸透鏡、第一凸透鏡、凹透鏡再被分束鏡反射經(jīng)過套筒透鏡，并被安裝在套筒透鏡上的高速CCD相機(jī)捕捉成像；坐標(biāo)跟蹤攝像頭可將更新的聚焦光斑位置傳送至控制與信號處理模塊；最終通過高性能電腦將捕獲的數(shù)據(jù)重構(gòu)獲得測試結(jié)果。本發(fā)明可提高檢測效率，檢測更加人性化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光超聲無損檢領(lǐng)域，具體涉及一種手持式自動對焦激光超聲無損檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無損檢測技術(shù)(NDT)指在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)等性能參數(shù)進(jìn)行檢測和測試的方法。目前常規(guī)的檢測方法主要包括：1、目視法。2、斷裂疲勞拉伸試驗(yàn)。3、X 射線檢測以及4、超聲檢測這四類方法。

目視法雖然是指人工觀察工件表面的缺陷裂紋情況，該方法雖然可以看到表面一些較大(相對于激光超聲而言)的裂紋，但是無法獲取工件內(nèi)部的缺陷。而且獲取的信息也比較單一，無法對工件的應(yīng)力應(yīng)變等物理特性進(jìn)行預(yù)判。斷裂疲勞拉伸試驗(yàn)顧名思義是一種破壞性實(shí)驗(yàn)，對于一些“貴重”的工件，無法滿足無損的要求。X射線檢測雖然可以看到工件內(nèi)部的一些裂紋情況，但其達(dá)不到激光超聲的檢測精度，對于一些微小的裂紋孔洞不敏感。與此同時，X射線具有一定的輻射性，難以實(shí)現(xiàn)在線集成。超聲法是目前無損檢測的主流方法，其基本思想是通過超聲發(fā)射超聲接收。當(dāng)超聲波在異性介質(zhì)間傳播時產(chǎn)生反射，透射，散射等現(xiàn)象，人們對超聲波與物質(zhì)相互作用后的信號進(jìn)行分析處理，最終提取出缺陷的相關(guān)特征。超聲波檢測具有可以檢測不同種類材料的缺陷，對缺陷的深度容忍度高，可以準(zhǔn)確定位缺陷的位置，檢測靈敏度高，且該技術(shù)使用方便，檢測速度快，對人體無害，便于在故障場地實(shí)施等特點(diǎn)。然而該技術(shù)為接觸式檢測，無法在一些極端條件下應(yīng)用(比如，高溫，高壓，有毒等惡劣環(huán)境)。

激光超聲作為一種非接觸式的無損檢測技術(shù)越來越受到人們關(guān)注，其基本思路是通過脈沖激光激勵產(chǎn)生超聲信號再通過測振儀或換能器來接收超聲信號，該方法不必接觸試件表面即可實(shí)現(xiàn)對被測工件進(jìn)行大面積地、快速地掃描檢測，其檢測的信號無論在時間上還是在空間上都具有很高的分辨率。但該方法都需要額外的配置一套掃描振鏡系統(tǒng)，而且掃描路徑比較單一，此外若對于一些復(fù)雜工件，掃描一側(cè)后如果再想掃描其它面就不得不將工件翻轉(zhuǎn)，平移等，這樣一來掃描效率會大大降低，而且整個實(shí)驗(yàn)環(huán)境 (定位，設(shè)備的穩(wěn)定性等)也會有微小的變化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種手持式自動對焦激光超聲無損檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了能夠?qū)υ诟邷馗邏旱拳h(huán)境中的工件進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，而且由于其手持式激光探頭的便捷性，可大大提高檢測效率，更加人性化。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種手持式自動對焦激光超聲無損檢測系統(tǒng)，包括激光超聲無損檢測探頭、納秒脈沖激光器、高速信號采集卡、光電探測器、光纖耦合器、上位機(jī)軟件、多模光纖、坐標(biāo)跟蹤攝像頭和測振儀；

激光超聲無損檢測探頭包括殼體、以及集成在殼體里的可變焦長焦距組合透鏡、光電探測器、分束鏡、電控馬達(dá)、高速CCD相機(jī)、光纖準(zhǔn)直器、雙凸透鏡、套筒透鏡、絲杠；可變焦長焦距組合透鏡包括凹透鏡、第一凸透鏡和第二凸透鏡；

其光電探測器和高速CCD相機(jī)位于分束鏡兩側(cè)，且光電探測器和分束鏡之間設(shè)有雙凸透鏡，高速CCD相機(jī)和分束鏡之間設(shè)有套筒透鏡；分束鏡的兩端分別設(shè)有光纖準(zhǔn)直器和依次設(shè)置的凹透鏡、第一凸透鏡和第二凸透鏡；第二凸透鏡的外側(cè)在殼體上設(shè)有出光窗口；