激光全息检测技术

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第二项是两次曝光时两种物光波相干迭加的合成波, 第三项则是上述合成波的共轭波。可见,在再现时所 出现的原始象和共轭象中,均有干涉条纹出现,这一 干涉条纹记录了两次曝光时物体形态的变化,从而推 知两状态中各点位置的改变量
三、激光全息无损检测的原理
应用案例: 应用二次曝光法的理论及数据处理方法,对牙齿和颅面骨
三、激光全息无损检测的原理
3.时间平均法
时间平均干涉法也可用于其他各种无损检测中。例如汽 车工业中噪声污染是一个严重的问题,应用时间平均法便可 以研究汽车驾驶室和制动器的振型,寻找发出噪声的主要部 位,设法加以改善;对振动着的机床拍摄时间平均全息图, 可以研究机床的刚度特性和合理结构;对飞机螺旋浆叶片拍 摄时间平均全息图,可研究其振型,以发现薄弱部位;对拨 响琴弦正在发出共鸣的乐器音箱拍摄时间平均全息图,可研 究音箱的振动模式,为改进乐器质量提供有用的依据。
全息技术实现
• 其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这 是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相 干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的 衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初 始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真 实的视觉效应。
• How it be applied to NDT ? ? ?
三、激光全息无损检测的原理
2.两次曝光法理论: 两次曝光时用同一参考波 R(x, y) ,第一次曝光时物光波为O1(x, y) ,第 二次曝光时的物光波为 O2(x, y) 。假设两者的振幅无变化,仅有相位 改为 (x, y) ,即:O'(x, y) O(x, y) exp( j(xy)) 两次曝光时底片平面上的光强度分布分别为:
三、激光全息无损检测的原理
应用案例:
实验装置示意图
颅面骨的全息干涉图
三、激光全息无损检测的原理
3. 2. 2 激光全息检测的加载方法 激光全息照相缺陷检测实质 —— 比较物体在不同受载
情况下的表面光波
常用加载方式:
a、直接机械加力; c、加热或冷却;
b、加压或抽真空 d、振动激励。
真空加载及其 光路示意图
Rt(x, y) [2 R 2 O1(x, y) 2 O2(x, y) 2]R
R 2[O1(x, y) O2(x, y)] R2[O1*(x, y) O2*(x, y)]
物光合成波
合成波的共轭波
三、激光全息无损检测的原理
Rt(x, y) [2 R 2 O1(x, y) 2 O2(x, y) 2]R R 2[O1(x, y) O2(x, y)] R2[O1*(x, y) O2*(x, y)]
三、激光全息无损检测的原理
案例:轮胎检测的家在方法 采用全息干涉法也可检测出汽车和飞机轮胎中常发生
的剥落、断裂带、脱胶及间隙等缺陷,在两次曝光之间或 者在采用实时干涉法观察时,稍稍改变轮胎压力就可以用 全息干涉法对轮胎的内外表面进行检测。办法是把轮胎放 入真空室中,在两次曝光之间适当改变真空度,即可使整 个轮胎形态发生轻微变形,并使渗入气体的脱胶部位凸起 ,这是检测轮胎质量的最令人满意的方法,也是全息无损 检测最重要的一个应用事例
激光全息检测技术
激光全息无损检测 —— 在全息照相技术 的基础上发展起来的一种检测技术
目录
全息检测的发展
全息技术
全息检测的现状
全息无损检测
全息技术无损检测
全息检测的应用
全息检测原理
一、全息技术简介
英国科学家丹尼斯·伽柏(Dennis Gabor)
在1948年提出了新的两步无透镜成像法—波前重现原理。 伽柏通过实验发现,合适的相干参考波和物体衍射波同时存在 时,此衍射波的振幅和位相的信息就能被完全记录下来。伽柏 还证明了这样记录下来的全息图(hologram)通过相干光照射 全息图可得到原来物体的像。
A、澳大利亚昆士兰大学的科学家们采用双脉冲全息干 涉术已成功地对早期乳腺癌进行了诊断
B、全息干涉度量术用于口腔医学领域,已形成了崭新 的全息牙科术(Holodontometry) C、全息干涉在颅面骨的干涉全息检测
1.实时法 先拍摄不受力时的全息图;冲洗处理后,把全息图精确地放 回到原来拍摄位置上,用同样参考光照射,则全息图就再现 出物体三维立体像 (虚像),再现虚像完全重合在物体上 2.两次曝光法 将物体在两种不同受载情况下的物体表面光波摄制在同一张 全息图上;再现两个光波叠加时产生干涉现象 3.时间平均法 在物体振动时摄制全息图;曝光时间>>物体振动循环周期, 即在整个曝光时间内,物体要能够进行若干个周期的振动
四、激光全息检测的应用
下图中全息图的封闭 环状干涉条纹,是垫 板区与蜂窝区交界处 宽lomm、长50mm的 脱胶缺陷。
对于不同蒙皮厚度的蜂窝夹层结 构,要显示缺陷时,所需的加载量 是不同的。右表列出用充气法加载 ,对不同蒙皮厚度要显示直径为5mm 的脱胶缺陷所需最小充气压力值。
四、激光全息检测的应用
I1(x, y) R O1 2 R(x, y) 2 O1x(x, y) 2 R*O1(x, y) RO1*(x, y)
I2(x, y) R O2 2 R(x, y) 2 O2x(x, y) 2 R*O2(x, y) RO2*(x, y)
三、激光全息无损检测的原理
四、激光全息检测的应用
4.3 火箭推进剂药柱包覆层粘接质量的检测
非对称型高陡构造复式褶皱模式两翼对称穹窿褶曲箱状构造肩部发育断层
四、激光全息检测的应用
4. 4 复合材料检测
激光全息无损检测适合检测复合材料层压板的脱粘分层、树 脂堆积、密度变化、裂缝和形变等缺陷,该方法还成功地应 用于金属蜂窝胶接件的脱粘、蜂窝塌陷等的缺陷检测。对碳 纤维层合板可检测出1mm深、Φ5mm以上的分层;对蜂窝夹 层结构件,面板厚度小于1mm 时,可检出Φ10mm以上的分 离型缺陷和Φ15mm 以上的紧贴型缺陷,并可显示蜂窝芯拼 接情况,而且通过对全息图干涉条纹的观察、分析还可判断 胶接强度的高低。Aquitaine工厂曾成功地将激光全息照相法 应用于缠绕压力容器的无损检测,他们将压力容器放在一个 转动的台架上,激光源置于容器之外,在容器内有两套光学 系统同时进行前、后封头区域的检测,得到了逼真的干涉图 像。
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
三、激光全息无损检测的原理
• 当物体内部不含有缺陷时,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
• 当被检物体内部含有缺陷时,在激光照射下进行建 像时,所看到的波纹图样在对应于有缺陷的局部区 域就会出现不连续的、突然的形状变化和间距变化
目录
全息检测的发展
全息技术
全息检测的现状
全息无损检测
全息技术无损检测
全息检测的应用
全息检测原理
四、激光全息检测的应用
4.1 轮胎检测
轮胎在生产过程中,由于技术、工艺、材料、环境等因素的 影响,不可避免地产生气泡、脱层等缺陷,常规的检测仪器 不能检测出来,造成潜在的废品出厂,形成事故的隐患。激 光全息无损检测技术应用于轮胎质量检查,采用真空加载双 曝光干涉计量方法进行无损检测,可检测出轮胎内部脱层、 气泡等缺陷,检测出的最小缺陷范围为Φ2mm~Φ3mm。
4.3 火箭推进剂包覆层粘接质量的检测
常规的X射线只能检测出药柱内的气泡和夹杂等缺陷,而 对脱粘缺陷却难以检查。若用超声检测则需用耦合剂,而 火药柱一般不允许有溶剂接触,因此采用激光全息对药柱 进行检测行之有效。航天材料及工艺研究所采用He-Ne激 光器做光源,真空加载方式,采用双光路系统和二次曝光 法,成功地对大型固体药柱(直径为400mm,长1650mm ,质量达400kg)进行了检测。采用分体式隔振平台和双 光路布置解决了激光功率与隔振平台对被检火药柱尺寸的 限制问题。
三、激光全息无损检测的原理
3.2 激光全息检测方法
3.2. 1 物体表面微差位移的观察方法 激光全息无损检测基本原理 —— 物体内部缺陷在外力作 用下,使物体表面产生与其周围不相同的微差位移。通过 激光全息照相法进行比较,从而检测物体内部的缺陷 观察物体表面微差位移的三种方法:
三、激光全息无损检测的原理
目录
全息检测的发展
全息技术
全息检测的现状
全息无损检测
全息技术无损检测
全息检测的应用
全息检测原理
三、激光全息无损检测的原理
3.1激光全息无损检测的原理
原理——光的干涉现象 光波中电场 E 的波动方程: E A0 cos(t )
式中,A0:振幅, :初相
光的干涉 —— 光波在空间叠加而形成明暗相间的稳定分布
激光器的出现使得全息术在干涉计 量、信息贮存、光学滤波等方面获 得了广泛的应用,并逐渐成为一种 有效的光信息贮存和显示技术。
1971年诺贝尔物理学奖
全息技术实现
• 全息技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息 ,此即拍摄过程:被摄物体在激光辐照下形成漫射 式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息 底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各 点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而 利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信 息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定 影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照 片。
目录
全息检测的发展
全息技术
全息检测的现状
全息无损检测
全息技术无损检测
全息检测的应用
全息检测原理
二、激光全息无损检测
激光全息检测的特点:
(1)检测的灵敏度高——激光干涉计量精度与波长同数量级 (2)检测速度快 (3)可检验大尺寸物体——激光相干长度很大 (4)不用探头接触零件表 (5)对被检对象没有特殊要求——任何材料、任意粗糙的表面 (6)全场直观显示缺陷情况 (7)可对缺陷进行定量分析——借助干涉条纹数量和分布状态
三、激光全息无损检测的原理
干涉条件: (1) 有相同的振动方向和固定的相位差
(2) 两束光波在相遇处所产生的振幅差不大
(3) 两束光波在相遇处的光程差不大
激光全息照相检测光路图:
三、激光全息无损检测的原理
激光全息检测步骤 : a. 对被检测物体加载 b. 物体表面发生微小的位移(微差位移) c. 物体表面的轮廓就发生变化 d. 全息图上的条纹与未加载时相比发 生了移动
四、激光全息检测的应用
4. 4 复合材料检测
新型复合材料 —— 硼或碳高强度纤维本身粘接 以及粘接到其它金属基片上的材料
纤维、纤维层之间及与基片之间脱粘或开裂,导 致材料刚度下降,甚至导致材料损坏。全息照相 可检测出此类缺陷
四、激光全息检测的应用
4.5 在生物医学中的应用
在生物医学中的应用非常广泛
四、激光全息检测的应用
4.1 轮胎检测
轮胎检测原理图
轮胎检测光路图
四、激光全息检测的应用
4.2 蜂窝结构检测
加载方法:内部充气、加热及表面真空等 现代飞机为了减轻重量,改善性能常常采用蜂窝结构板
、叠层结构板、复合材料结构板等。但是,这些新结构在 制造和使用过程中容易产生脱胶等缺陷,采用激光全息无 损检测方法检测这些新结构内部的缺陷及损伤是很有效的 。飞机的襟翼结构实施两次曝光法,即在同一张照相底板 上,先对没有加载的襟翼蜂窝结构板进行曝光,然后对其 进行抽真空加载,再曝一次光。将底板显影、定影,成为 一张全息图。当全息图再现时,便可看到襟翼蜂窝结构板 上的缺陷情况。
如果底片工作在线性区,则经过两次曝光 后,底片平面上的振幅透射率分布为:
t(x, y) [2 R 2 O1(x, y) 2 O2(x, y) 2] R*[O1(x, y) O2(x, y)] R[O1*(x, y) O2*(x, y)]
当用参考光R再现时,当照明光透过全息 图时,底片平面上的光场复振幅分布为:
在接受矫治力时所发生的微小变位进行了实验研究。实验模型 为一具12岁少年恒牙颌全牙列颅骨,其软组织已经解剖剥离, 骨缝间纤维及牙周膜保持完好,颅骨在鼻额缝上3cm处水平切 开顶骨及额骨。实验中采用自凝塑胶将二者粘接修复,从枕隆 突向上,将颅骨用自凝塑胶粘在一块100×70×5mm的弧形钢 板上。在钢板与磁性表座连接件的左右两侧横向伸出两个定滑 轮支架,经滑轮导向后的牵引力方向与磁性表座连接体在同一 平面上。实验装置如图所示
相关文档
最新文档