激光超声可视化系统规格参数

激光超声可视化系统规格参数

1系统简介

激光超声场检测仪是利用高能激光脉冲在介质中产生超声波并用压电式超声波传感器来检测超声回波（直达波或散射波），其检测仪主要包括三部分：脉冲功率激光器，压电式超声波传感器、激光自动扫描控制和信号采集处理装置。脉冲功率激光器通过激发被检试样表面产生很窄的超声脉冲，而压电传感器来检测激光脉冲所产生的超声波，通过信号采集和处理系统来得到所检测试样的缺陷。该检测在时间和空间均具有较高的分辨率，具有频带宽及检测可达性好，操作方便等优点，尤其适用于快速激光超声实验研究。

此激光超声场检测仪采用进口空冷紧凑光纤脉冲激光器和压电式超声波传感器结合实现激光超声场的可视化检测，能快速实时观察到超声波的动态传播，可直观判断超声场中是否存在由缺陷引起的异常散射，为进一步的定量检测分析评价提供可靠依据。不仅适用于实验室复杂结构超声场及与缺陷相互作用规律的研究，也适用于现场的材料结构的超声无损检测,可实时快速得到材料无损检测

的A扫图，B扫图，最大振幅图及超声传播的动画图。

该仪器系统软件基于Matlab图形界面开发，具有丰富的信号分析和图像处理能力。系统完全开放，非常适合系统的二次开发和升级，实现用户定制化功能和界面。

2系统构成

激光超声场检测仪主要由光纤脉冲激光器、振镜扫描和控制、超声波探头、超声高速A/D采集卡和便携电脑组成。系统总体构成图5-1。

图1 系统总体构成图

图2系统实物照片

3系统特点和技术规格

系统特点：

1.超声场可视化：

采用声场可逆性原理实现超声场的可视化检测，用激光扫描探头接受来观察到探头产生超声波在所检测材料结构中的实时传播。

2.复杂材料结构检测：

采用激光非接触的扫描激发方式，可对弯曲、不连续和狭小等部位激发超声传播，实现超声场可视化检测。

3.实时大范围检测：

采用激光振镜的高速扫描，是脉冲激发可大范围实时激发超声，实现声场检测。

技术规格：

脉冲功率激光器：20w 20KHz 1064nm 100ns

振镜扫描：视角±20O， 工作距离 0.1m，扫描速度：100Hz

超声探头：纵波探头1 MHz;2.5MHz;5MHz各2个；表面波探头2.5MHz和5MHz 各2个。

单通道高速数据采集卡：采样频率不低于100MHz

图像表示：超声波A扫描波形、 B扫描图像、最大振幅图及声场动画

便携式电脑：联想ThinkPad（i3，2.5GHz，4G内存）

激光扫描范围：不小于50mm*50mm

检测对象：金属表面及亚表面的孔洞、裂缝、腐蚀缺陷等。

4系统软件功能

本系统软件基于Matlab图形化界面开发，可实现系统激光、振镜、高速数据采集卡的初始化进行参数设定，实现各部分联动完成测试区域激光激发和压电传感器超声信号的采集和处理，最后实现A扫、B扫、最大振幅图、动画等激光超声场信息的图像显示，便于对缺陷的直观判断和分析。

系统软件的操作流程图如图4.1(a)。软件启动后先对各部分进行初始化完成与电脑的通

信和联机，选取扫查区域，设定扫查的激光、程控放大和信号采集等参数，进行预览即50X50点的扫查，采集超声信号数据，然后进行图像处理看是否需要进行精细的扫查，最后保存原始数据和结果图像后退出系统。

图4.1 (a)系统软件操作流程图(b) 图像处理流程图

图像处理流程图如4.1(b)。软件主界面完成超声信号采集后主动弹出图像处理界面，由功能选择按钮完成A扫图、B扫图、最大振幅图及实时动画的处理参数选择，进行处理得到相应的图像，由用户进行直观判断是否有缺陷存在，是否需要保存数据，是否需要继续扫描。图5.4.2为激光超声检测仪软件图像处理界面。

图4.2激光超声检测仪软件图像处理界面图

5系统应用

5.1 铝块3mm 表面孔检测

（1）实物图：

（2）A 扫图：

（3）B扫图：

(4) 最大振幅图：

（5）声场动画切片：

a) 声波经过缺陷前声场（16.4μs）b) 声波经过缺陷时声场（18.4μs） c) 声波经过缺陷时声场(20.5μs）d) 声波经过缺陷后声场（22.9μs）

5.2 铝块1.5mm 表面孔洞检测： (1)实物图：

(2)A扫图：

（3）B扫图:

（4）最大振幅图：

（5）声场动画切片：

a) 声波经过缺陷前声场（14.3μs）b) 声波经过缺陷时声场（15.1μs）

c) 声波经过缺陷时声场(16.6μs）d) 声波经过缺陷后声场（18.0μs）

5.3 铝块距表面0.5mm 的平底孔检测：

（1）实物图

（2）A 扫图

（3）B 扫图

（4）最大振幅图

（5）动画切片图

a) 声波经过缺陷前声场（12.2μs）b) 声波经过缺陷时声场（14.3μs） c) 声波经过缺陷时声场(15.5μs）d) 声波经过缺陷后声场（16.4μs）

5.4 铝块表面清洁污染物检测（1）实物图

（2）A扫图

（3）B扫图

（4）最大振幅图

（5）动画切片图

a) 声波经过表面污染物前声场(12.3μs) b) 声波经过表面污染物时声场(14.3μs)

c) 声波经过表面污染物时声场(15.5μs) d) 声波经过表面污染物后声场(16.7μs)

5.5 厚50mm铝块，表面深度4mm直径1.5mm孔检测（1）实物图：

c

（2）动画切片图：