激光技术在检测领域的应用

激光技术在检测领域的应用王欣(10.物本2班,201001071485)摘要:激光轮廓测量技术于八十年代中期开始应用于无损检测领域，经过十几年的发展，该测量技术的工作原理：激光器发射的光经聚光镜后照射到被测物体表面，从被测物体表面漫反射的光线由成像透镜成像到横向光电效应传感器的接收面上，传感器的输出电信号仅与像点的位置有关，当被激光照射点物体表面的高度发生变化，则像点的位置随之改变，从而引起传感器输出信号的变化。关键词:无损检测，激光全息，激光散斑，激光超声，激光轮廓测量0引言无损检测是以不改变被检测对象的状态和使用性能为前提，应用物理和化学等现象，对各种工程材料、零部件和产品进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、安全可靠性及其它机械、物理性能的一门综合性科学技术。随着现代工业和科技的发展，无损检测技术的应用范围也越来越广，已发展形成了数十种无损检测的方法，同时，新材料新工艺的不断涌现和对检测的范围、精度等要求的提高，促使人们不断研究新的检测方法以适应实际应用的需要。1激光全息无损检测技术激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。激光全息无损检其检测的基本原理是通过对被测物体施加外加载荷，利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点，通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。图1所示为激光全息无检测的基本原理。目前，激光全息无损检测应用领域包括航空航天产品中常用的蜂窝夹层结构脱胶缺陷的检测、复合材料层压板分层缺陷的检测、印刷电路板内焊接头的虚焊检测、压力容器焊缝的完整性检测、火箭推进剂药柱中的裂纹和分层、壳体和衬套间的分层缺陷检测、飞机轮胎中的胎面脱开缺陷检测、反应堆核燃料元件中的分层缺陷检测等。2激光散斑无损检测技术激光散斑检测技术于八十年代初期开始应用于无损检测领域，其基本原理是通过被检物体在加载前后的激光散斑图的叠加，从而在有缺陷部位形成干涉条纹。由于是利用物体表面反射的光通过棱镜后产生的微小剪切量形成散斑干涉图，不需要参考光路，因此外界干扰的影响小，检测时不需要防震工作台，便于在现场使用。随着激光散斑测量技术的发展，采用CCD摄像机输出干涉图像信号，省去了显影定影等繁杂的湿处理手续，大大提高了检测效率，同时可直接将输出的数字化信号与计算机连接，自动处理，并可在计算机屏幕上实时观察到干涉图形，现场应用十分方便。散斑检测和全息检测一样，都是大范围、非接触、高精度的检测方法。目前高分辨率的激光散斑检测系统可检测出91．4cm视场范围内大小仅o．64cm的机身脱胶缺陷，用于登机检测的便携式激光散斑摄像器最轻重量仅有141．8g。散斑技术在飞机机身及部件的现场检测、火箭壳体和衬套的分层缺陷检测、复合材料的检测等方面都有广泛应用.4激光超声无损检测技术激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体，激发出超声波，采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。与其他超声无损检测方法相比，激光超声检测的主要优越性是：1)能实现一定距离之外的非接触检测，不存在耦合与匹配问题；2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率，可以在宽带范围内提取信息，实现宽带检测；3)易于聚焦，实现快速扫描和成像。激光超声检测术中检测超声波的光学方法有两种：一是对工件进行单点检测，二是全场检测。后者可及时提供整个视场内某一瞬间的声能分布图。由于全场检测法受灵敏度不足的限制，故目前主要采用单点检测法。在单点检测中，主要采用光学外差式干涉计量法和速度干涉计量法，其中，速度干涉计量法由于可同时接收多个散射光斑，有强的集光能力，适用于工业现场检测。图3是速度干涉计量法原理。当激光照射到有超声脉冲传播的物体表面时，其反射光由于超声脉冲产生的表面震动而发生多普勒频移，产生频移的激光经共焦法布里一珀罗干涉仪后表现为光强度的变化，由光电探测器转换成电信号，放大后送示波器显示。6结论除上述应用外，激光在红外热成像、荧光渗透等无损检测技术中也得到广泛应用，如在红外热成像中，利用激光方向性好、能量集中的优点，用激光点加热方式可实现试件的表面及亚表面缺陷的检测，检测灵敏度好、效率高。可以预见，随着激光技术的发展以及成本低、性能高、安全性好的激光器的出现，必将进一步降低检测成本，扩大激光在无损检测领域的应用，从而进一步推动无损检测技。参考文献［1］水利电力部西北电力设计院.电力工程设计手册［M］.北京：水利电力出版社，1989.［2］张秀娟，林耀文.新型防火封堵材料———阻火模块［J］.消防技术与产品信息，2010（3）：19.（责任编辑：李敏）