一种激光电磁二合一探头及含其的无损检测装置的制作方法

1.本发明涉及激光无损检测技术领域，具体涉及一种激光电磁二合一探头及含其的无损检测装置。


背景技术：

2.激光超声检测技术主要是依靠高能激光与试件相互作用，引起试件内部的局部膨胀，产生超声波信号，但是由于材料对激光能量的吸收率过低，会造成激发效率过低，从而造成激光能量过大时对材料表面会造成轻微的烧蚀损伤，不符合无损检测的要求，而如果激光能量过小时，又会造成激发不出超声波信号或者激发出的超声波信号过小，不利于缺陷检测以及材料评估。另外，在一些特定场合，比如医疗诊断、高精密仪器的检测等等，不希望引起被检测物的热力学变化。因此，一方面我们需要对激光超声的激发效率进行提高，另一方面需要对激光超声的激发部分进行设计，在不引起被检测物发生热力学变化的前提下进行无损检测，而目前缺乏对应技术。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种激光电磁二合一探头及含其的无损检测装置，以克服上述现有技术中的不足。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种激光电磁二合一探头，包括：外壳，其内部具有由树脂材料制作并盛装铬酸钾溶液的容器；光学棱镜，其设置于外壳内，并位于容器上方；其底部镀有能量吸收层；qbh连接器，其设置于外壳上，并位于光学棱镜的上方；电磁探头，其与外壳相固定，且其工作面平齐或凸出于外壳底面。
5.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
6.进一步，能量吸收层为铬镀层。
7.进一步，能量吸收层的厚度大于10nm。
8.进一步，光学棱镜的材质为石英材料。
9.一种无损检测装置，包括：激光器、数据处理器和激光电磁二合一探头；激光器与qbh连接器相连，数据处理器与电磁探头电连接。
10.采用上述进一步的有益效果为：适用于在线监测，可替代传统作业方式。
11.进一步，激光器所发射激光单脉冲能量密度大于200uj/cm
²
，激光频率为1khz～100khz，激光脉宽大于2ns。
12.进一步，数据处理器包括滤波器、信号放大器、高速采集信号卡和pc端，电磁探头、滤波器、信号放大器、高速采集信号卡和pc端依次电连接。
13.进一步，激光器与高速采集信号卡信号同步。
14.进一步，放大器的调节值为10db～60db。
15.进一步，高速采集信号卡的采样频率为信号最大频率的2倍以上。
16.本发明的有益效果是：激光器通过qbh连接器发出的光束以一定的入射角度入射进光学棱镜上，入射进光学棱镜中的激光能量，被铬镀层吸收，当积累到一定值产生膨胀激发出较强强度的超声波，通过能量吸收膨胀后的铬镀层发出超声波，并通过铬酸钾溶液以低耗方式传到至工件上，最后通过电磁探头同侧接收，解决了在激光无损情况下信号较弱等问题，摒弃了传统压电超声检测过程中耦合剂的使用。
附图说明
17.图1为本发明所述激光电磁二合一探头的结构图；图2为本发明所述无损检测装置的结构图。
18.附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、外壳，2、容器，3、光学棱镜，4、铬镀层，5、qbh连接器，6、电磁探头，7、激光器，8、数据处理器，810、滤波器，820、信号放大器，830、高速采集信号卡，840、pc端。
具体实施方式
19.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
20.实施例1如图1所示，一种激光电磁二合一探头，包括：外壳1、容器2、光学棱镜3、qbh连接器5和电磁探头6；外壳1的内部具有由树脂材料制作并盛装铬酸钾溶液的容器2，铬酸钾溶液对能量吸收较好，可以用来提高光声转化效率；光学棱镜3设置于外壳1内，并且光学棱镜3位于容器2上方；光学棱镜3底部镀有能量吸收层4；qbh连接器5设置于外壳1上，并且qbh连接器5位于光学棱镜3的上方；电磁探头6与外壳1相固定，电磁探头6可以是封装在外壳1内，而电磁探头6的工作面平齐或凸出于外壳1底面。
21.另外，在本发明中，光学棱镜3的入射面倾斜一定角度，具体倾斜角度根据实际情况确定，比如在本发明示意图中，光学棱镜3的入射面倾斜45
°
。
22.实施例2如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：能量吸收层4优选为铬镀层，金属铬对激光的吸收率较好热膨胀系数较低，易于通过热膨胀释放超声信号。
23.而通常情况下，能量吸收层4的厚度大于10nm。
24.实施例3如图1所示，本实施例为在实施例1或2的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：光学棱镜3的材质为石英材料，损伤阈值较高可作为长期使用材料，光学特性上棱镜能改变光束的方向而不改变其聚散度。
25.实施例4如图2所示，一种无损检测装置，包括：激光器7、数据处理器8和激光电磁二合一探头；激光器7与qbh连接器5相连，数据处理器8与电磁探头6电连接。
26.实施例5如图2所示，本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：激光器7所发射激光单脉冲能量密度大于200uj/cm
²
，激光频率为1khz～100khz，激光脉宽大于2ns。
27.实施例6如图2所示，本实施例为在实施例4或5的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：数据处理器8包括滤波器810、信号放大器820、高速采集信号卡830和pc端840，电磁探头6的信号输出端与滤波器810的信号输入端电连接，滤波器810的信号输出端与信号放大器820的信号输入端电连接，信号放大器820的信号输出端与高速采集信号卡830的信号输入端电连接，高速采集信号卡830的信号输出端与pc端840的信号输入端电连接。
28.实施例7如图2所示，本实施例为在实施例6的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：激光器7出光信号与高速采集信号卡830需保持信号同步，通过5v同步信号连接控制。
29.实施例8如图2所示，本实施例为在实施例6或7的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：放大器的调节值为10db～60db。
30.实施例9如图2所示，本实施例为在实施例6或7或8的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：高速采集信号卡830的采样频率为信号最大频率的2倍以上。
31.使用流程如下：用酒精擦拭激光出口，确保光学器件表面无脏污影响到激光光束功率：检查激光器7光路，不随测试移动而改变；激光器7经由qbh连接器5发出的光束入射进光学棱镜3上，在此光学棱镜3作为光束约束层；入射进光学棱镜3中的激光能量，被能量吸收层4吸收，当积累到一定值产生膨胀激发出较强强度的超声波；通过能量吸收膨胀后的能量吸收层4发出超声波，并通过铬酸钾溶液以低耗方式传到至工件上，在此铬酸钾溶液作为耦合层；通过电磁探头6同侧接收，电磁探头6的工作面通常贴合工件表面；调节滤波器810、信号放大器820，使有效超声信号滤波、放大，滤掉因电信号干扰产生的杂波信号以及环境影响的噪音信号；将滤波、放大后的信号通过高速采集信号卡830传输到pc端进行处理，并输出结
果。
32.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。