激光全息检测

压力容器的检测
——小型压力容器多采用高强度合金钢制造。
‣焊接工艺难于掌握，易形成裂纹 ‣工作条件下存在应力集中，工作环境苛刻 ‣传统检测方法速度慢，难于取得完满效果
通过对畸变干涉条纹的分析，不但可以得知缺陷的 准确位置、缺陷的长度、宽度以及不同变形部位的形变 大小相对值，同时也可看出缺陷周围受缺陷影响而引起 的波及范围及其性质和相对大小。
（一）物体表面微差位移的观察方法 1、两次曝光法
将物体在两种不同受载情况下物体表面光波摄制在 同一张全息图上，然后再现这两个光波，而这两个再现光 波叠加时仍然能够产生干涉现象。 除了显示出原来物体的全息像外，还产生较为粗大 的干涉条纹图样。 优点：避免感光乳胶层收缩不稳定的影响 缺点：对每一种加载量都需要摄制一张全息图
原始参考光 接收装置
1’
1 2
2’
原始物光
全息板
2、实时法
先拍摄物体在不受力时的全息图，冲洗处理后，把全息图精确地 放回到原来拍摄的位置上，并用与拍摄全息图时同样的参考光照射， 则全息图就会再现出物体三维立体像(物体的虚像)， 再现的虚像完 全重合在物体上。 这时对物体加载，物体的表面会产生变形，受载后的物体表面光 波和再现的物体虚像之间就形成了微量的光程差。 由于两个光波都是相干光波(来自同一个激光源)，并几乎存在于 空间的同一位置，因此， 这两个光波叠加就会产生干涉条纹。 由于物体的初始状态(再现的虚像)和物体加载状态之间的干涉度 量比较是在观察时完成的，因此称这种方法为实时法。
工作台
减振工作台：
作用：减少外界振动。如果干涉条纹移动半个条纹宽度，就无法
将条纹记录下来，必须保证物体光束和参考光束之间相对移动的距
离小于激光波长的1/8。
目前全息照相工作台多数采用橡皮或泡沫塑料减振 空气支柱减振
记录介质
高分辨率 、高灵敏度、高衍射率 1、卤化银全息干板
卤化银乳胶均匀涂布在片基上，构成软片(醋酸盐、涤纶
2、实时法
优点：一张全息图观察不同加载情况。 缺点：·需要附加机构将全息图精确放回原来位置； ·乳胶层产生收缩，产生少量位移干涉条纹； ·显示的干涉图样不能长久保留。
（二）加载方法 1、内部充气法对于蜂窝结构(有孔蜂窝)、轮胎、压力容器、管道等产品，
可以用内部充气法加载。蜂窝结构内部充气后，蒙皮在气体的作用下向外鼓起。 脱胶处的蒙皮在气压作用下向外鼓起的量比周围大，形成脱胶处相对于周围蒙皮 有一个微小变形。
压力容器的检测
1mm 3mm
环形焊缝的激光全息图
裂纹宽度5mm
7mm
冲击损伤的检测
可以清楚地观察到冲击损伤的位置及其大小。 例： 用35mW的He-N连续波激光器为相干光源， 采用250W的红外灯对受冲击损伤的石墨/PEEK复合 材料试样进行热加载，所拍摄的激光全息图。
飞机发动机活塞杆疲劳的检测
例： 对用外景20mm、内径7mm、长300mm的铝 合金制作的螺旋桨飞机发动机活塞杆的激光全 息检测结果。
全息照相装置

激光光源
工作台
记录介质
漫射照明设备
激光光源
常用激光器
1.氦-氖激光器：目前应用为广最泛的一种激光器，可在
可见光和红外光区域里连续输出多种波长的激光；
2. 红宝石激光器：脉冲激光、功率不大； 3. 氩离子激光器：谱线丰富、分布在蓝绿区域，功率高。
缺陷直径D/mm
0.965 2.080 3.093 4.607 4.974 6.55 8.164 9.049 10.173 11.047
H/D
2.901 2.908 2.828 2.849 2.842 2.948 2.878 2.896 2.953 2.935
利用全息照相检 测药柱不但简便、快速 （可多根药柱同时检 测）、经济，而且在检 测界面没有粘接力的缺 陷方面，有其独特的优 越性。
药柱质量的检测
——通过加载使药柱在对应于气孔或裂纹的表面产 生变形，变形量达到激光器光波波长的1/4时，就可 使干涉条纹图样发生畸变。
随 深 度 增 加 ， 可 检 测 出Leabharlann Baidu的 气 孔 直 径 增 大
气孔深度H/mm
2.80 6.05 8.75 11.59 14.14 19.31 23.50 26.21 30.05 32.43
激光全息无损检测 激光散斑无损检测 激光超声无损检测 激光轮廓测量技术
1、全息照相术：同时记录光波长振幅（光强）
和相位的照相术——全部信息。

利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或胶片上 以干涉条纹的形式把图像记录下来，然后用光照射这种干 板（称作全息干板），就能以立体形式再现出原来的物体 像。


不含有缺陷：宏观的、连续的、与物体外形轮廓的 变化同步调的； 含有缺陷： 缺陷在外力作用下，在物体表面上表现出 异常状况，缺陷处对应表面的位移与以前 不同，出现不连续的、突然的形状变化和 间距变化的畸变条纹
2、激光全息无损检测的特点：
优点 检验灵敏度很高：理论检测灵敏度为光源的半波长； 可检测出mm数量级的变形。 检验效率高：可检验大尺寸物体。 适应范围广：对被检测对象没有没特殊要求。 可借助干涉条纹的数量和分布状态来确定缺陷的大小、 部位和深度，便于对缺陷进行定量分析。 缺点 对内部缺陷的检测灵敏度较低：灵敏度取决于内部缺 陷在外力作用下所造成的物体表面的变形大小。 对工作环境要求较高：暗室中进行，严格的隔振措施。
加热使塑料软化，在电场作用下变形，然后再冷却使塑料硬化， 形成浮雕型位相全息图。光导热塑可擦除后重复使用。
谢谢！
片)或干板（玻璃）
记录的物理过程
曝光 显影 定影 漂白
记录介质
2、重铬酸盐明胶
几乎具有相位全息图的理想特性 可产生很大的折射率变化，衍射效率最高达100%, 再现像显得很 “干净” 缺点:灵敏度低，稳定度差，在高温高湿度环境下容易消象，在实 际应用中需经封胶处理，才能长期保存。
记录介质
3、光导热塑料
这样形成的干涉条纹不再是规则排列的 清晰条纹，而是变成了复杂的干涉条纹。

用相同波长的相干光照射全息图，由于被衍射的 光是沿着被物体反射的光相同的方向行进，所以 再现的像在空间也有景深，从而可观测到三维的 立体象。
1、激光全息无损检测的原理：
依据物体内部的缺陷在外力作用下，使它所对应的 物体表面产生与其周围不相同的微差位移，然后用激光全 息照相的方法进行比较，从而检测物体内部的缺陷。
2、表面真空法对于无法采用内部充气的结构，如不连通蜂窝、叠层结构、
钣金胶结结构等，可以在外表面抽真空加载，造成缺陷处表皮的内外压力差，从 而引起缺陷处表皮变形。

3、热加载法这种方法是对物体施加一个适当温度的热脉冲，物体因受热而
变形，内部有缺陷时，由于传热较慢，该局部区域比缺陷周围的温度要高。因此， 造成该处的变形量相应也较大，从而形成缺陷处相对于周围的表面变形有了一个 微差位移。

将全息照片置于原来的位置，并在与记录干涉条纹的参考 光照射的方向相同的方向上用相干光照射，则此照射光在 冲洗后的干板上被衍射。 在衍射光栅的栅格间距小的地方，光的衍射角大； 在衍射光栅的栅格间距大的地方，光的衍射角小。 结果，整个衍射光就好像从原来点光源所在位置传播过来 的方向上被衍射。
（二）物信息记录
蜂窝结构的检测
加载方式：内部充气、 加热、表面真空等。
复合材料的检测
——以硼或碳高强度纤维本身粘接以及粘接到其他 金属基片上的符合材料。 ‣比强度高。 ‣纤维、纤维层之间以及与基片之间的脱黏或开裂， 刚度下降。
固体火箭发动机的检测
——固体火箭发动机的外壳、绝热层、包覆层及推 进剂药柱各界面之间要求无脱黏缺陷。 X射线检测对于脱黏探伤难于检查 超声检测在棱角处形成“死区” 全息照相 检测
2、全息照相术的特点

全息照片与被摄物无任何相似之处 再现像是立体像 照片具有可分割性 全息胶片可多次记录多个图像
（一）点信息记录

如图，使从点光源发出的相干激光束A与另一方向射来的 激光束B在照相干板上叠加而产生干涉，形成如图所示的 干涉条纹。将这种干板冲洗后则可看作成一种衍射光栅。
基本原理：将活塞杆加热或加载，使之产生微小变 形，在缺陷附近形变就会有异常表现。 通过全息技术将位移分部表现出来，从 中观察出缺陷的位置，并定性地判断出 缺陷的大小。 例： 对用外景20mm、内径7mm、长300mm的铝 合金制作的螺旋桨飞机发动机活塞杆的激光全 息检测结果。
飞机发动机活塞杆疲劳的检测