[发明专利]集清洗、抛光及超声检测于一体的激光复合系统及方法

说明书

本发明涉及一种集清洗、抛光及超声检测于一体的激光复合系统及方法，系统包括控制模块及与控制模块电连接的第一激光发射器、第二激光发射器及激光超声接收器；第一激光发射器用于在控制模块的控制下向被检测工件表面发射激光脉冲，以对被检测工件表面进行激光清洗及激光抛光；第二激光发射器用于在控制模块的控制下向被检测工件发射激光脉冲并在被检测工件的表面激励出激光超声波信号；激光超声接收器用于接收被检测工件表面激励出的激光超声波信号，并将接收到的激光超声波信号转换为电信号后传输至控制模块进行处理，以实现对被检测工件的表面缺陷的检测。本发明能够提高检测精度，扩大激光超声检测的范围，避免引入高电压风险，安全可靠。

技术领域

本发明涉及激光及超声技术领域，具体涉及一种集清洗、抛光及超声检测于一体的激光复合系统及方法。

背景技术

超声无损检测技术包括传统的接触式超声无损检测和激光超声无损检测。其中接触式超声无损检测采用接触式超声换能器作为超声激发及接收的探头，要求与待检测材料进行接触，通常还需要涂抹耦合剂来提高超声耦合效果。激光超声是一种非接触，高精度，无损伤的新型超声检测技术。它利用激光脉冲在被检测工件中激发超声波，并用激光束探测超声波的传播，从而获取工件信息，比如工件厚度、内部及表面缺陷、材料参数等等。该技术接合了超声检测的高精度和光学检测非接触的优点，具有高灵敏度(亚纳米级)，高检测带宽(GHz)的优点。

激光超声检测技术中对激光超声的探测方法包括非干涉法和干涉法，其中非干涉法主要采用光偏转技术，干涉法的测量是基于超声引起干涉仪链路的相位或频率调制来实现。可以实现超声检测的干涉仪包括外差干涉仪、时延干涉仪、共焦法布里珀罗干涉仪、双波混合干涉仪以及光感生电动势干涉仪等。其中外差干涉仪、时延干涉仪通常要求检测表面具有较好的光滑性。共焦法布里珀罗干涉仪可适用于粗糙表面，对中频噪声具有较好的敏感性，但存在对低频信号不敏感，高频响应非线性等缺点。双波混合干涉仪以及光感生电动势干涉仪引入非线性光学晶体来实现粗糙表面的相位校正，可以实现粗糙表面的超声检测。然而，双波混合干涉仪，需要在非线性光学晶体上加上高达kV的电压，导致系统非常复杂并且存在较大安全隐患。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于解决粗糙表面导致缺陷检测灵敏度低的难题，降低激光超声应用过程中对工件表面粗糙程度的要求。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种集清洗、抛光及超声检测于一体的激光复合系统，包括控制模块及与控制模块电连接的第一激光发射器、第二激光发射器及激光超声接收器；

第一激光发射器用于在控制模块的控制下向被检测工件表面发射激光脉冲，以对被检测工件表面进行激光清洗及激光抛光；

第二激光发射器用于在控制模块的控制下向被检测工件发射激光脉冲并在被检测工件的表面激励出激光超声波信号；

激光超声接收器用于接收被检测工件表面激励出的激光超声波信号，并将接收到的激光超声波信号转换为电信号后传输至控制模块进行处理，以实现对被检测工件的表面缺陷的检测。

在一些实施例中，激光超声接收器包括光学干涉仪及光电探测器，光学干涉仪用于将包含被检测工件表面缺陷信息的激光超声波信号调制为光信号，光电探测器用于将调制后的光信号转换为电信号，再传输给控制模块。

在一些实施例中，激光超声接收器中的光学干涉仪为双波长光学干涉仪、F-P腔干涉仪或外差干涉仪器。

在一些实施例中，还包括扫描振镜模块，扫描振镜模块的入光端正对着第一激光发射器的激光发射端，扫描振镜模块的出光端始终正对着被检测工件的表面；扫描振镜模块用于调整第一激光发射器输出的激光传输到被检测工件表面的位置。