[发明专利]一种激光超声激发与检测系统及其检测方法

说明书

本发明涉及一种激光超声激发与检测系统及其检测方法，属于无损探伤技术领域。该装置包括连续激光器，激光分束装置，光电调制结构，光学干涉光路系统，光束调制光路，反光镜，信号处理电路，计算机，被检测件。利用激光分束装置组中的分光板的不同数量和不同间隔的组合实现激光的阵列激发和阵列检测。本发明系统和方法采用一个连续激光器同时实现激光超声的激发和检测，显著降低激光超声检测系统的成本；阵列激发和检测显著提高超声信号的信噪比和检测效率。

技术领域

本发明涉及一种激光超声激发与检测系统和方法，属于无损检测领域。

背景技术

激光超声技术是利用激光激发和检测超声的无损检测技术，激光具有较好的指向性和远距离不发散的特点，所以运用激光非接触远距离的特点进行无损检测是故障诊断重要的新兴方法，可以运用激光扫描技术实现大规模无损检测。在材料缺陷检测、加工检测、以及高温、腐蚀、辐射等恶劣的环境下设备的监测中具有广阔的应用前景。

激光超声系统主要包括超声激发系统和激光超声检测系统，这两个系统大多采用专门的激光干涉仪和脉冲激光器，成本往往较高。此外，现有的激光超声激发与检测方案大多采用单独的点源或者线源照射检测件，受限于激光器的能量和重复频率，激发效果和信号的检测效果以及检测速度有限。文献Laser-generation ofnarrow-band surface waves[J].Journal ofthe Acoustical Society ofAmerica,1992,92(5):537-541.介绍采用阵列的激光源激发超声可以向被检测件辐照更多能量，激发的超声信号的信噪比更大。

发明内容

本发明目的在于解决上述已有的应用和技术中出现的问题，提供了一种运用单个激光器实现激光超声的激发和检测的方法，通过设计光路实现激光超声的阵列激发和阵列检测，显著提升激光超声检测的检测精度，使系统能够更快速和全面的检测被测件的表面或者内部的损伤、裂痕。

为了实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种激光超声激发与检测系统，该系统由一个连续激光器，一级分束装置，光电调制机构，激光光束调制机构，反光镜，光学干涉光路，被检测件，二级分束装置一、二级分束装置二以及信号处理电路，计算机组成，所述连续激光器发出的连续激光通过一级分束装置，分成激发激光和检测激光两束激光；所述激发激光通过所述光电调制机构转化为脉冲激光；所述二级分束装置一和二级分束装置二分别由1～100个分光比相同的分光板组成。

优选的，所述连续激光按照一级分束装置不同的分光比，分为不同强度的检测激光和激发激光。

优选的，所述二级分束装置一由1～100个等间隔、相同分光比的分光板以及一块反光镜组成，将所述脉冲激光分成强度相等的1～100束等间隔且沿检测方向分布的脉冲激光，用于激发超声波的激光源。

优选的，所述二级分束装置二由1～100个等间隔、相同分光比的分光板以及一块反光镜组成，将所述检测激光分成强度相等的1～100束等间隔且沿检测方向分布的连续激光，用于激光干涉检测的激光源。

优选的，所述光电调制机构为普通的电光晶体调制或者激光调Q装置。

优选的，所述激光光束调制结构包括激光扩束结构、光阑及聚焦镜；所述激光光束调制结构通过增减所述激光扩束结构数量和调节激光扩束结构与光阑缝隙间的长宽，将点源脉冲激光调制为不同宽度和长度的矩形源或者线源激光，实现点源和线源激光的切换。

本发明还提供了一种利用如上所述的激光超声激发与检测系统进行金属板裂纹检测的方法，通过所述二级分束装置一将一束脉冲激光转换成阵列激光等间隔、等强度辐照在被检测件上实现阵列激发；并通过增减所述二级分束装置一中分光板的数量调节激光超声激发的范围,起到激光沿检测方向扫描激发超声波的效果，通过调节分光板的间隔实现调节激光超声激发的间隔频率。