9 激光无损检测——【无损检测】
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(4)可借助于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。
➢激光全息检测的特点
激光全息检测具有非接触性、直观、结果便于保 存等特点。但是，物体内部检测灵敏度，取决于物体内 部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。
如果物体内部的缺陷过深或过于微小，那么，激光 全息照相这种检测方法就无能为力了。
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，所以，称这种方法为实 时法。
实时法优Leabharlann Baidu点
优点：只需要用一张全息图就能观察到各种不同加载情 况下的物体表面状态，从而判断出物体内部是否含有缺陷。 因此，这种方法既经济又能迅速而确切地确定出物体所需加 载量的大小。
缺点是：
当物体内部不含有缺陷时，这种条纹的形状和间距的 变化是宏观的、连续的、与物体外形轮廓的变化同步调的 。
被检测物体内部含有缺陷时
物体内部的缺陷在力作用下，就在物体表面上表现 出异常情况，而与内部缺陷相对应的物体表面所发 生的位移则与以前不相同，因而所得到的全息图与 不含缺陷的物体的不同。 在激光照射下进行建像时 ，所看到的波纹图样在对 应与有缺陷的局部区域就 会出现不连续的、突然的 形状变化和间距变化。
对于叠层胶接结构来说，检测其脱粘缺陷的灵敏度 取决于脱粘面积和深度比值。在近表面的脱粘缺陷面积 ，即使很小，也能够检测出来。而对于埋藏得较深的脱 粘缺陷，只有在脱粘面积相当大时才能够被检测出来。
激光全息检测目前多在暗室中进行，并需要采用严 格的隔振措施，因此不利于现场检测。
➢ 激光全息检测的原理
第九讲 无损检测新技术
对应教材内容： 6.1 激光全息无损检测
激光全息检测实际上就是将 不同受载情况下的物体表面状态 用激光全息照相的方法记录下来 ，进行比较和分析从而评价被检 物体的质量。
➢ 激光全息检测的原理
激光全息检测是利用激光全息照相
来检测物体表面和内部缺陷的。
物体在受到外界载荷作用下会产生
激光全息时缺陷的显示
进行激光全息检测时，对被检测物体加载，使其表面 发生微小的位移(微差位移)。物体表面的轮廓就发生变化 ，此时获得的全息图上的条纹与没有加载时相比发生了移 动。
建像时除了显示原来物体的全息像外，还产生较为粗 大的干涉条纹，由条纹的间距可以算出物体表面的位移的 大小。由于物体有一定的形状，所以在同样的力的作用下 ，物体表面各处所发生的位移并不相同，因而各处所对 应的干涉条纹的形状和间距也不相向。
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的同 样参考光照射，则全息图就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。由于这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， 这两个光波迭加就会产生干涉条纹。
激光全息检测的特点与原理
(1) 由于激光全息检测是一种干涉计量技术，其干涉计量的 精度与波长同数量级。因此，极微小的变形都能检验出来，检 测的灵敏度高。
(2)由于激光的相干长度很大，因此，可以检验大尺寸物体 ，只要激光能够充分照射到的物体表面，都能一次检验完毕。
(3)激光全息检测对被检对象没有特殊要求，可以对任何材 料、任意粗糙的表面进行检测。
干涉光波需满足条件
（1）两束光的频率相同； （2）两束光的振动方向相同； （3）叠加两束光的振动有恒定的位相差。
获得相干光的基本原理和方法 ➢基本原理：把一个光源的一点发出的光束设法分为
两束，然后再使它们相遇。 ➢两种基本方法分波阵面法（如杨氏双缝干涉、洛埃
镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜）和分振幅法（如薄 膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克尔逊干涉仪）
了解这种检测方法的原埋:根据电磁波理论，表示光波 中电场E的波动方程为
E A0COSt
其中A0是光波的振幅，ωt表示相位。 假设有两个波长相同的光波相叠加，当它们的相位相同 时，叠加后所合成的光波振幅增强；如果两个光波
相位相反，则合成的光波的 振幅就相互抵消而减弱。
把光波在空间叠加而形 成明暗相间的稳定分布的现 象叫做光的干涉。
变形，这种变形与物体是否含有缺陷直
接相关。在不同的外界载荷作用下，物
体表面变形的程度是不相同的。
北京瀛源联合科技有限公司
激光全息照相，是将物体表面和内部的缺陷，通过外 界加载的方法，使其在相应的物体表面造成局部的变形， 用全息照相来观察和比较这种变形，并记录在不同外界载 荷作用下的物体表面的变形情况，进行观察和分析，然后 判断物体内部是否存在缺陷。
(1) 为了将全息图精确地放回到原来的位置，就需要有一 套附加机构，使全息图位置的移动不超过几个光波的波长。
(2) 由于全息干版在冲洗过程中乳胶层不可避免地要产生 一些收缩，当全息图放回原位时，虽然物体没有变形，但仍有 少量的位移干涉条纹出现。
(3) 显示的干涉条纹图样不能长久保留。
两次曝光法
两种不同受载情况下，将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 光波迭加时仍然能够产生干涉现象。这时，所看到的 再现现象，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。这种条纹表现在观察方向 上的等位移线、两条相邻条纹之间的位移差约为再现 光波的半个波长。若用氦—氖激光器作光源，则每条 条纹代表大约0.316μm的表面位移。从这种干涉条纹 的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。
激光全息检测方法
（一）物体表面微差位移的观察方法
依据是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。
对于不透明的物体，光波只能在它的表面上反射 。因此, 只能反映物体表面上的现象。然而，物体的 表面与物体的内部是相互联系的，在不使物体受损的 条件下，给物体一定的载荷，如能表现为表面的异常 ，则可实现无损检测。
➢激光全息检测的特点
激光全息检测具有非接触性、直观、结果便于保 存等特点。但是，物体内部检测灵敏度，取决于物体内 部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。
如果物体内部的缺陷过深或过于微小，那么，激光 全息照相这种检测方法就无能为力了。
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，所以，称这种方法为实 时法。
实时法优Leabharlann Baidu点
优点：只需要用一张全息图就能观察到各种不同加载情 况下的物体表面状态，从而判断出物体内部是否含有缺陷。 因此，这种方法既经济又能迅速而确切地确定出物体所需加 载量的大小。
缺点是：
当物体内部不含有缺陷时，这种条纹的形状和间距的 变化是宏观的、连续的、与物体外形轮廓的变化同步调的 。
被检测物体内部含有缺陷时
物体内部的缺陷在力作用下，就在物体表面上表现 出异常情况，而与内部缺陷相对应的物体表面所发 生的位移则与以前不相同，因而所得到的全息图与 不含缺陷的物体的不同。 在激光照射下进行建像时 ，所看到的波纹图样在对 应与有缺陷的局部区域就 会出现不连续的、突然的 形状变化和间距变化。
对于叠层胶接结构来说，检测其脱粘缺陷的灵敏度 取决于脱粘面积和深度比值。在近表面的脱粘缺陷面积 ，即使很小，也能够检测出来。而对于埋藏得较深的脱 粘缺陷，只有在脱粘面积相当大时才能够被检测出来。
激光全息检测目前多在暗室中进行，并需要采用严 格的隔振措施，因此不利于现场检测。
➢ 激光全息检测的原理
第九讲 无损检测新技术
对应教材内容： 6.1 激光全息无损检测
激光全息检测实际上就是将 不同受载情况下的物体表面状态 用激光全息照相的方法记录下来 ，进行比较和分析从而评价被检 物体的质量。
➢ 激光全息检测的原理
激光全息检测是利用激光全息照相
来检测物体表面和内部缺陷的。
物体在受到外界载荷作用下会产生
激光全息时缺陷的显示
进行激光全息检测时，对被检测物体加载，使其表面 发生微小的位移(微差位移)。物体表面的轮廓就发生变化 ，此时获得的全息图上的条纹与没有加载时相比发生了移 动。
建像时除了显示原来物体的全息像外，还产生较为粗 大的干涉条纹，由条纹的间距可以算出物体表面的位移的 大小。由于物体有一定的形状，所以在同样的力的作用下 ，物体表面各处所发生的位移并不相同，因而各处所对 应的干涉条纹的形状和间距也不相向。
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的同 样参考光照射，则全息图就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。由于这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， 这两个光波迭加就会产生干涉条纹。
激光全息检测的特点与原理
(1) 由于激光全息检测是一种干涉计量技术，其干涉计量的 精度与波长同数量级。因此，极微小的变形都能检验出来，检 测的灵敏度高。
(2)由于激光的相干长度很大，因此，可以检验大尺寸物体 ，只要激光能够充分照射到的物体表面，都能一次检验完毕。
(3)激光全息检测对被检对象没有特殊要求，可以对任何材 料、任意粗糙的表面进行检测。
干涉光波需满足条件
（1）两束光的频率相同； （2）两束光的振动方向相同； （3）叠加两束光的振动有恒定的位相差。
获得相干光的基本原理和方法 ➢基本原理：把一个光源的一点发出的光束设法分为
两束，然后再使它们相遇。 ➢两种基本方法分波阵面法（如杨氏双缝干涉、洛埃
镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜）和分振幅法（如薄 膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克尔逊干涉仪）
了解这种检测方法的原埋:根据电磁波理论，表示光波 中电场E的波动方程为
E A0COSt
其中A0是光波的振幅，ωt表示相位。 假设有两个波长相同的光波相叠加，当它们的相位相同 时，叠加后所合成的光波振幅增强；如果两个光波
相位相反，则合成的光波的 振幅就相互抵消而减弱。
把光波在空间叠加而形 成明暗相间的稳定分布的现 象叫做光的干涉。
变形，这种变形与物体是否含有缺陷直
接相关。在不同的外界载荷作用下，物
体表面变形的程度是不相同的。
北京瀛源联合科技有限公司
激光全息照相，是将物体表面和内部的缺陷，通过外 界加载的方法，使其在相应的物体表面造成局部的变形， 用全息照相来观察和比较这种变形，并记录在不同外界载 荷作用下的物体表面的变形情况，进行观察和分析，然后 判断物体内部是否存在缺陷。
(1) 为了将全息图精确地放回到原来的位置，就需要有一 套附加机构，使全息图位置的移动不超过几个光波的波长。
(2) 由于全息干版在冲洗过程中乳胶层不可避免地要产生 一些收缩，当全息图放回原位时，虽然物体没有变形，但仍有 少量的位移干涉条纹出现。
(3) 显示的干涉条纹图样不能长久保留。
两次曝光法
两种不同受载情况下，将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 光波迭加时仍然能够产生干涉现象。这时，所看到的 再现现象，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。这种条纹表现在观察方向 上的等位移线、两条相邻条纹之间的位移差约为再现 光波的半个波长。若用氦—氖激光器作光源，则每条 条纹代表大约0.316μm的表面位移。从这种干涉条纹 的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。
激光全息检测方法
（一）物体表面微差位移的观察方法
依据是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。
对于不透明的物体，光波只能在它的表面上反射 。因此, 只能反映物体表面上的现象。然而，物体的 表面与物体的内部是相互联系的，在不使物体受损的 条件下，给物体一定的载荷，如能表现为表面的异常 ，则可实现无损检测。