一种激光超声激发与检测系统及其检测方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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-generat1n ofnarrow-band surfacewaves [J].Journal ofthe Acoustical Society ofAmerica, 1992,92(5):537-541.介绍米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】
[0004]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。
[0005]为了实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案:
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]作为进一步的改进，通过所述二级分束装置二，将由不同数量相同强度的连续激光组成的检测激光经过所述光学干涉光路，等间隔辐照在被检测件上，所述检测激光在被检测件表面反射到光学干涉光路中形成干涉；通过增减所述二级分束装置二中分光板的数量调节被检测件上超声检测的范围，阵列检测起到了沿检测方向扫描检测的效果；通过调节所述二级分束装置二中分光板的间隔实现调节超声的检测密度。
[0014]与现有技术相比，本发明有如下优点:
[0015]本发明运用一个连续激光器同时实现激光超声的激发和检测，降低了激光超声技术应用的成本；通过分束装置组，实现了激光超声的阵列激发和阵列检测，提高了激发的激发效果和检测精度；通过调节激光光路调制系统中的扩束装置和光阑，可使辐照到检测件上的激光超声激发源在不同宽度的矩形源和点源之间切换。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的激光超声激发与检测系统一个实施例的结构示意图；
[0017]图2为图1实施例中激光超声阵列激发结构的示意图；
[0018]图3为图1实施例中激光超声阵列检测结构的示意图；
[0019]附图标记说明:1_连续激光器，2-—级分束装置，3-光电调制结构，4-光束调制结构，5-反光镜，6-光学干涉光路，7-被检测件，8- 二级分束装置一，9- 二级分束装置二。
【具体实施方式】
[0020]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0021]如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一套激光超声激发和检测系统，包括连续激光器1，一级分束装置2，二级分束装置一 8、二级分束装置二 9，光电调制结构3，激光光束调制机构4，反光镜6，光学干涉光路系统6及信号处理电路与计算机。
[0022]本实施例中的系统工作时，由连续激光器1发出一束连续激光，经过一级激光分束装置2将连续激光按一定分光比分成两束强度不同的连续激光，一束激光经过光电调制结构3或者调Q装置转化为脉冲激光，脉冲激光进入二级分束装置一 8被分成1?100束强度相同的脉冲激光，而后1?100束脉冲激光进入激光扩束结构，将激光光束扩成适当的直径，经过扩束的激光进入光阑，通过调整光阑将激光束调成所需