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激光全息干涉检测及其特点分析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:激光全息干涉检测技术的优点:1)非接触检测,不会污染物体,可检测形状比较复杂的物体。激光全息干涉检测技术的局限性:1)需要严格的隔振措施。因此ESPI在位移测量、振型检测等方面已经基本取代了光学全息干涉检测技术。

激光全息干涉检测及其特点分析

干涉测量是全息术最重要的应用之一。作为波前重现术,全息照相所成的像具有相干性。它具有确定的振幅和相位分布,光波长与偏振方向在某种程度上可以加以控制,因而任何一种利用全息术得到的两个或两个以上的像同时形成而又叠加在一起,就能形成干涉场。适当的光路安排便可利用形成的干涉场达到测量的目的。

激光全息干涉检测技术直接获得的物理量是物体的表面位移。利用热、振动、压力变化等加载形式,使被测物体的缺陷部位产生与正常部位不一样的变形,该变形以干涉条纹畸变的形式表现在全息干涉图像中,从而实现缺陷的检测。

激光全息干涉检测技术的优点:

1)非接触检测,不会污染物体,可检测形状比较复杂的物体。

2)是全场测量方法,效率相对较高(后面将谈到干版的化学冲洗处理又制约了检测效率)。

3)检测结果用图像显示,物理意义明确,非常直观。

4)对物体表面状况基本没有要求,对于漫反射物体均可检测,无论是金属、非金属或复合材料

5)灵敏度高,位移测量的灵敏度一般在激光波长量级。以He-Ne激光器(波长632.8nm)为例,当激光照明及观察方向接近物体法线方向时,离面位移在1/2波长,即约0.3μm时即可产生一级可见的干涉条纹。

6)检测结果得到的全息干版可永久保存、随时再现。翻拍的相片可长期保存。(www.xing528.com)

激光全息干涉检测技术的局限性:

1)需要严格的隔振措施。正是由于位移测量的灵敏度很高,任何环境带来的振动都可能使检测受到干扰而得不到干涉条纹图像。使用光学隔振平台限制了该方法的外场应用。脉冲激光全息技术由于曝光时间短,隔振要求大大降低,可不使用隔振平台,但光学器件及光路布置要求也限制了该方法的外场应用范围。

2)干版冲洗过程繁琐、耗时,无法实现实时的检测图像显示,降低了检测效率。后面介绍的电子散斑干涉(ESPI)技术用光学电子成像取代了干版冲洗处理,在相当程度上克服了这一缺点,因此得到广泛应用,逐步取代了光学全息干涉检测技术。

3)加载参数控制比较复杂。全息干涉法得到的条纹图叠加了缺陷局部变形、物体刚体位移和整体变形信息。需要可靠的工装卡具限制刚体位移。通过试验确定合理加载量,在保证缺陷产生足够表面位移的前提下使整体变形尽量小。全息照相检测操作技术的成功应用在相当程度上取决于固定装置和加载的合理设计与使用。

4)能检测缺陷的深度有限。光学干涉技术用于无损检测,是通过加热、真空、振动等方式加载使缺陷区域产生异常表面变形。缺陷埋深越大,产生的表面异常变形往往也越小,检测灵敏度越低。

5)缺陷尺寸的准确测量不易,深度定量更难。缺陷的尺寸、深度需要通过反映表面变形的条纹情况判断。不规则条纹的形状与缺陷实际形状之间、条纹不规则的尺寸与缺陷尺寸之间只有近似的对应关系。

作为光学干涉检测方法,激光全息干涉检测与后面介绍的电子散斑干涉(ESPI)技术、错位散斑(shearography)技术具有共性的基本特点,如全场检测、灵敏度高、图像直观等优点,但同时也有可检测缺陷深度有限,缺陷深度不易准确定量等缺点。主要的区别在于,ESPI技术用电子图像处理取代了全息干版的化学冲洗过程,实现了实时条纹图显示,显著提高了检测效率。因此ESPI在位移测量、振型检测等方面已经基本取代了光学全息干涉检测技术。但ESPI仍然需要采取较严格的隔振措施。错位散斑技术采用共光路、自参考的干涉方式,极大地增强了检测系统的抗振性能,无需光学隔振平台,实现了真正的外场检测,从20世纪90年代起在无损检测领域得到迅速发展和应用。

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