激光全息檢測

1、激光全息無損檢測激光散斑無損檢測激光超聲無損檢測激光輪廓測量技術(shù) 1 1、全息照相術(shù)全息照相術(shù)：同時記錄光波長振幅（光強(qiáng)）和相位的照相術(shù)全部信息。 利用光的干涉和衍射現(xiàn)象，在照相干板或膠片上以干涉條紋的形式把圖像記錄下來，然后用光照射這種干板（稱作全息干板），就能以立體形式再現(xiàn)出原來的物體像。 2 2、全息照相術(shù)全息照相術(shù)的特點的特點全息照片與被攝物無任何相似之處再現(xiàn)像是立體像照片具有可分割性全息膠片可多次記錄多個圖像（一）點信息記錄（一）點信息記錄如圖，使從點光源發(fā)出的相干激光束A與另一方向射來的激光束B在照相干板上疊加而產(chǎn)生干涉，形成如圖所示的干涉條紋。將這種干板沖洗后則可看作成一種衍射光

2、柵。將全息照片置于原來的位置，并在與記錄干涉條紋的參考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，則此照射光在沖洗后的干板上被衍射。 在衍射光柵的柵格間距小的地方，光的衍射角大； 在衍射光柵的柵格間距大的地方，光的衍射角小。 結(jié)果，整個衍射光就好像從原來點光源所在位置傳播過來的方向上被衍射。（二）物信息記錄（二）物信息記錄這樣形成的干涉條紋不再是規(guī)則排列的清晰條紋，而是變成了復(fù)雜的干涉條紋。用相同波長的相干光照射全息圖，由于被衍射的光是沿著被物體反射的光相同的方向行進(jìn)，所以再現(xiàn)的像在空間也有景深，從而可觀測到三維的立體象。 1 1、激光全息無損檢測的原理激光全息無損檢測的原理： 依據(jù)物體內(nèi)部的缺陷在

3、外力作用下，使它所對應(yīng)的物體表面產(chǎn)生與其周圍不相同的微差位移，然后用激光全息照相的方法進(jìn)行比較，從而檢測物體內(nèi)部的缺陷。不含有缺陷：宏觀的、連續(xù)的、與物體外形輪廓的 變化同步調(diào)的； 含有缺陷： 缺陷在外力作用下，在物體表面上表現(xiàn)出 異常狀況，缺陷處對應(yīng)表面的位移與以前 不同，出現(xiàn)不連續(xù)的、突然的形狀變化和 間距變化的畸變條紋檢驗靈敏度很高：理論檢測靈敏度為光源的半波長； 可檢測出mm數(shù)量級的變形。檢驗效率高：可檢驗大尺寸物體。適應(yīng)范圍廣：對被檢測對象沒有沒特殊要求。可借助干涉條紋的數(shù)量和分布狀態(tài)來確定缺陷的大小、部位和深度，便于對缺陷進(jìn)行定量分析。缺點對內(nèi)部缺陷的檢測靈敏度較低：靈敏度取決于內(nèi)

4、部缺陷在外力作用下所造成的物體表面的變形大小。對工作環(huán)境要求較高：暗室中進(jìn)行，嚴(yán)格的隔振措施。 2 2、激光全息無損檢測的特點激光全息無損檢測的特點：優(yōu)點 （一）物體表面微差位移的觀察方法（一）物體表面微差位移的觀察方法1 1、兩次曝光法、兩次曝光法 將物體在兩種不同受載情況下物體表面光波攝制在同一張全息圖上，然后再現(xiàn)這兩個光波，而這兩個再現(xiàn)光波疊加時仍然能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 除了顯示出原來物體的全息像外，還產(chǎn)生較為粗大的干涉條紋圖樣。優(yōu)點：避免感光乳膠層收縮不穩(wěn)定的影響缺點：對每一種加載量都需要攝制一張全息圖原始物光原始參考光接收裝置全息板1212 2 2、實時法、實時法先拍攝物體在不受力時的

5、全息圖，沖洗處理后，把全息圖精確地放回到原來拍攝的位置上，并用與拍攝全息圖時同樣的參考光照射，則全息圖就會再現(xiàn)出物體三維立體像(物體的虛像)， 再現(xiàn)的虛像完全重合在物體上。 這時對物體加載，物體的表面會產(chǎn)生變形，受載后的物體表面光波和再現(xiàn)的物體虛像之間就形成了微量的光程差。 由于兩個光波都是相干光波(來自同一個激光源)，并幾乎存在于空間的同一位置，因此， 這兩個光波疊加就會產(chǎn)生干涉條紋。 由于物體的初始狀態(tài)(再現(xiàn)的虛像)和物體加載狀態(tài)之間的干涉度量比較是在觀察時完成的，因此稱這種方法為實時法。 2 2、實時法、實時法優(yōu)點：一張全息圖觀察不同加載情況。缺點：需要附加機(jī)構(gòu)將全息圖精確放回原來位置；

6、 乳膠層產(chǎn)生收縮，產(chǎn)生少量位移干涉條紋； 顯示的干涉圖樣不能長久保留。 （二）加載方法（二）加載方法1 1、內(nèi)部充氣法、內(nèi)部充氣法對于蜂窩結(jié)構(gòu)(有孔蜂窩)、輪胎、壓力容器、管道等產(chǎn)品，可以用內(nèi)部充氣法加載。蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)部充氣后，蒙皮在氣體的作用下向外鼓起。脫膠處的蒙皮在氣壓作用下向外鼓起的量比周圍大，形成脫膠處相對于周圍蒙皮有一個微小變形。 2 2、表面真空法表面真空法對于無法采用內(nèi)部充氣的結(jié)構(gòu)，如不連通蜂窩、疊層結(jié)構(gòu)、鈑金膠結(jié)結(jié)構(gòu)等，可以在外表面抽真空加載，造成缺陷處表皮的內(nèi)外壓力差，從而引起缺陷處表皮變形。 3 3、熱加載法熱加載法這種方法是對物體施加一個適當(dāng)溫度的熱脈沖，物體因受熱而變形，

7、內(nèi)部有缺陷時，由于傳熱較慢，該局部區(qū)域比缺陷周圍的溫度要高。因此，造成該處的變形量相應(yīng)也較大，從而形成缺陷處相對于周圍的表面變形有了一個微差位移。 蜂窩結(jié)構(gòu)的檢測加載方式：內(nèi)部充氣、 加熱、表面真空等。復(fù)合材料的檢測以硼或碳高強(qiáng)度纖維本身粘接以及粘接到其他金屬基片上的符合材料。比強(qiáng)度高。纖維、纖維層之間以及與基片之間的脫黏或開裂， 剛度下降。固體火箭發(fā)動機(jī)的檢測固體火箭發(fā)動機(jī)的外殼、絕熱層、包覆層及推進(jìn)劑藥柱各界面之間要求無脫黏缺陷。X射線檢測對于脫黏探傷難于檢查 全息照相超聲檢測在棱角處形成“死區(qū)” 檢測藥柱質(zhì)量的檢測通過加載使藥柱在對應(yīng)于氣孔或裂紋的表面產(chǎn)生變形，變形量達(dá)到激光器光波波長的

8、1/4時，就可使干涉條紋圖樣發(fā)生畸變。氣孔深度氣孔深度H/mmH/mm缺陷直徑缺陷直徑D/mmD/mmH/DH/D2.800.9652.9016.052.0802.9088.753.0932.82811.594.6072.84914.144.9742.84219.316.552.94823.508.1642.87826.219.0492.89630.0510.1732.95332.4311.0472.935隨深度增加，可檢測出的氣孔直徑增大 利用全息照相檢測藥柱不但簡便、快速（可多根藥柱同時檢測）、經(jīng)濟(jì)，而且在檢測界面沒有粘接力的缺陷方面，有其獨特的優(yōu)越性。壓力容器的檢測小型壓力容器多采用高強(qiáng)

9、度合金鋼制造。 通過對畸變干涉條紋的分析，不但可以得知缺陷的準(zhǔn)確位置、缺陷的長度、寬度以及不同變形部位的形變大小相對值，同時也可看出缺陷周圍受缺陷影響而引起的波及范圍及其性質(zhì)和相對大小。焊接工藝難于掌握，易形成裂紋工作條件下存在應(yīng)力集中，工作環(huán)境苛刻傳統(tǒng)檢測方法速度慢，難于取得完滿效果壓力容器的檢測1mm3mm環(huán)形焊縫的激光全息圖裂紋寬度5mm7mm沖擊損傷的檢測可以清楚地觀察到?jīng)_擊損傷的位置及其大小。例： 用35mW的He-N連續(xù)波激光器為相干光源，采用250W的紅外燈對受沖擊損傷的石墨/PEEK復(fù)合材料試樣進(jìn)行熱加載，所拍攝的激光全息圖。飛機(jī)發(fā)動機(jī)活塞桿疲勞的檢測基本原理：將活塞桿加熱或加

10、載，使之產(chǎn)生微小變 形，在缺陷附近形變就會有異常表現(xiàn)。 通過全息技術(shù)將位移分部表現(xiàn)出來，從 中觀察出缺陷的位置，并定性地判斷出 缺陷的大小。例： 對用外景20mm、內(nèi)徑7mm、長300mm的鋁 合金制作的螺旋槳飛機(jī)發(fā)動機(jī)活塞桿的激光全 息檢測結(jié)果。飛機(jī)發(fā)動機(jī)活塞桿疲勞的檢測例： 對用外景20mm、內(nèi)徑7mm、長300mm的鋁 合金制作的螺旋槳飛機(jī)發(fā)動機(jī)活塞桿的激光全 息檢測結(jié)果。 全息照相裝置 l 激光光源l 工作臺l 記錄介質(zhì)l 漫射照明設(shè)備常用激光器 1.氦-氖激光器：目前應(yīng)用為廣最泛的一種激光器，可在可見光和紅外光區(qū)域里連續(xù)輸出多種波長的激光；2. 紅寶石激光器：脈沖激光、功率不大；3. 氬離子激光器：譜線豐富、分布在藍(lán)綠區(qū)域，功率高。 激光光源減振工作臺：減振工作臺： 作用：減少外界振動。如果干涉條紋移動半個條紋寬度，就無法將條紋記錄下來，必須保證物體光束和參考光束之間相對移動的距離小于激光波長的1/8。l目前全息照相工作臺多數(shù)采用橡皮或泡沫塑料減振l空氣支柱減振 工作臺記錄介質(zhì) 高分辨率 、高靈敏度、高衍射率1、鹵化銀全息干板l鹵化銀乳膠均勻涂布在片基上，構(gòu)成軟片(醋酸鹽、滌綸片)或干板（玻璃）l記錄的物理過程曝光顯影定影漂白l幾乎具有相位全息圖