第五章 光学全息无损检测
光学全息实验报告
光学全息实验报告光学全息实验报告引言：光学全息是一种利用光的干涉和衍射原理记录并再现物体的三维形态的技术。
本实验旨在通过实际操作，深入理解光学全息的原理和应用，并通过实验结果验证理论模型的正确性。
一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建光学全息实验装置，观察并记录物体的全息图像，并对全息图像进行分析和解读，以加深对光学全息原理的理解。
二、实验装置本实验所用的光学全息装置主要包括激光器、分束器、物体台、参考光源、全息板等。
其中，激光器用于产生单色、相干的光源；分束器用于将激光光束分为物体光和参考光；物体台用于放置待记录的物体；参考光源用于提供参考光束；全息板用于记录光的干涉和衍射信息。
三、实验步骤1. 准备工作：调整激光器、分束器和参考光源，使其正常工作并保持稳定的光源；2. 调整物体台和全息板的位置，使其与光路保持垂直；3. 将待记录的物体放置在物体台上，并调整物体的位置和角度，以获得清晰的全息图像；4. 调整全息板的位置和角度，使其与物体和光路保持一定的相对位置和角度；5. 打开激光器，使光束照射到物体上，同时参考光束照射到全息板上；6. 关闭激光器，取下全息板，并用显影液进行显影处理；7. 将显影后的全息板放置在光路中，观察并记录全息图像。
四、实验结果与分析通过本实验，我们成功记录了多个物体的全息图像，并对其进行了分析和解读。
在观察全息图像时，我们发现全息图像具有非常强的立体感，能够清晰地显示物体的三维形态和细节。
而且，与传统的二维图像相比，全息图像具有更广阔的视角和更真实的效果。
在分析全息图像时，我们发现全息图像中包含了物体的干涉和衍射信息。
通过对全息图像的放大和旋转，我们可以观察到干涉条纹的变化和衍射光的分布情况。
这些信息不仅可以用于还原物体的三维形态，还可以用于分析物体的光学特性和材料属性。
五、实验总结通过本次光学全息实验，我们深入了解了光学全息的原理和应用。
通过实际操作，我们成功记录了物体的全息图像，并对全息图像进行了分析和解读。
应用全息技术进行无损检测的试验研究
应用全息技术进行无损检测的试验研究随着科技的发展，全息技术已经被广泛应用于科学研究、医学诊断和工业制造等领域。
全息技术的优势在于它可以捕捉物体的全息图像，不仅体现了物体的外形，还能反映物体的内部结构，因此可以实现非接触式的无损检测。
本文将介绍一项应用全息技术进行无损检测的试验研究。
首先，我们需要准备一台全息照相机，这是进行全息技术无损检测的核心设备。
在本次实验中，我们选择了传统的双光束全息照相机。
该照相机的原理是利用激光光源发射的两束平行光束，一束直接照射到被测物体上，另一束先经过参考光波片到达被测物体上，从而形成被测物体的全息图像。
接下来，我们选择了一些具有代表性的被测样品，包括金属钢板、陶瓷杯子和塑料瓶子等。
这些物体中，金属钢板的表面粗糙度较高，表面存在许多裂纹和瑕疵，陶瓷杯子具有较高的透明性，可以反映其内部的结构和材质，而塑料瓶子则是一种非常典型的薄壁结构物体，具有优良的柔韧性和韧性特性。
对于每个样品，我们需要采用不同的实验方法来获取其全息图像。
对于金属钢板，我们选择了传统的接触式扫描全息法，将光细心地从一个角度照射至钢板上，然后将钢板慢慢扫描，以获取物体表面的全息图像。
对于陶瓷杯子，我们使用反射式扫描全息法。
该方法利用光从不同的角度照射被测物体，将光反射回到相机上从而构建物体的全息图像。
对于塑料瓶子，我们直接将光源照射到瓶子上，以形成真实的立体图像。
最后，我们可以利用计算机对全息图像进行数字处理和分析。
通过对图像的处理和拼接，我们可以获取被测物体的立体模型，进而发现物体的内部结构、瑕疵和缺陷等问题。
比如，在金属钢板的全息图像中，我们可以清晰地看到物体表面的缺陷和裂纹，对于塑料瓶子，我们可以准确地绘制出其内部壁面的形态和纹理，这些都是传统检测方法无法获取的信息。
综上所述，应用全息技术进行无损检测具有非常广阔的应用前景。
通过不同的实验方法和数字处理技术的结合，我们可以轻松地获取物体的全息图像，进而实现快速有效的无损检测。
无损检测技术与应用最新课件
实际的机器和结构物在使用条件下的损坏情况大不
相同。所以，不能片面地相信强度试验结果，以此
来推断其损坏情况。当然，在评定有缺陷的材料的
牢固性时，应参考有关缺陷材料强度的试验研究结
果。还应吸收迄今所知的引起过损坏事故的教训。
并对下述因素进行研究来确定质量评定时所用的缺
陷评定标准。
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缺陷的评定 ①原材料和焊缝所处的应力条件和环境条
应特别指出的是，射线检测和超声检测不能互为代替，因为两者各有侧重功能。虽 然标准中曾有过可以互为代替使用的规定。现行规定：选择超声波检测时，还可对 超声波检测部位作射线检测复验，选择射线探伤时也可进行超声波检测复验。
6
常规无损检测方法有： 超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）； 射线检测 Radiographic Testing（缩写 RT）； 磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT）； 渗透检验 Penetrant Testing （缩写 PT）； 涡流检测Eddy current Testing（缩写 ET）； 目视检测 Visual Testing （缩写 VT）； 非常规无损检测技术有： 声发射 Acoustic Emission(缩写 AE)； 泄漏检测 Leak Testing（缩写 LT）； 衍射波时差法超声检测技术Time of Flight Diffraction (缩写
用无损检测来保证产品质量，使之在规定的使用条件下，在预期的使用寿命内，
产品的部分或整体都不会发生破损，从而防止设备和人身事故。这就是无损检测最重
要的目的之一。
2．改进制造工艺 ．
无损检测不仅要把工件中的缺陷检测出来，而且应该帮助其改进制造工艺。例如，
光学无损检测实验报告
光学无损检测实验报告1. 引言光学无损检测是一种利用光学原理进行材料和构件缺陷检测的方法。
本实验旨在通过光学无损检测的方法，探究不同材料的缺陷检测效果，并分析其优缺点。
2. 实验设备和材料- 光学无损检测设备：包括光源、光路系统、传感器等。
- 多种材料样本：包括金属、塑料、陶瓷等。
3. 实验方法3.1 准备工作1. 检查光学无损检测设备是否正常运行，并进行必要的校准。
2. 准备各种材料样本，并对其进行必要的处理，如清洗、抛光等。
3.2 实验步骤1. 将待检测样本放置在检测平台上，保证样本平整。
2. 打开光源，调整光线强度和角度，保证光线能够充分照射到样本表面。
3. 打开传感器，调整传感器位置和参数，以及合适的检测模式。
4. 开始检测，并记录检测结果。
5. 对比不同材料的检测结果，分析其优缺点，并得出结论。
4. 实验结果与分析4.1 不同材料的检测结果在实验中，我们选取了金属、塑料和陶瓷等材料进行检测。
4.1.1 金属样本金属样本的光学无损检测效果较好，能够清晰地显示出缺陷、裂纹等。
金属材料的导电性和反射性使得传感器能够较为准确地捕捉到光线的反射信息，从而提高了检测的灵敏度和准确性。
4.1.2 塑料样本塑料样本的光学无损检测效果相对较差，很难观察到细小的缺陷。
塑料材料存在吸光现象，会导致光线无法充分反射，从而降低了检测的灵敏度。
此外，塑料的透明性也会对光学无损检测造成一定的影响。
4.1.3 陶瓷样本陶瓷样本的光学无损检测效果较好，能够显示出不同类型的缺陷。
陶瓷材料的硬度和光线的折射特性使得传感器能够较为准确地捕捉到缺陷的反射信号，从而提高了检测的灵敏度和准确性。
4.2 光学无损检测方法的优缺点4.2.1 优点- 非破坏性：光学无损检测不会对样本造成任何损伤，可以进行大规模的缺陷检测，节约了成本和时间。
- 快速高效：光学无损检测可以实现实时检测，操作简便，适用于大规模生产检测。
- 可视化：光学无损检测能够直观地显示出缺陷的位置和形貌，便于分析和判断。
光学玻璃均匀性的全息法检验
课题分析光学玻璃的均匀性是衡量其性能的重要指标之一，因此，再实际应用中对它的精密检测有着重要意义。
全息干涉技术是一种高精密的无损检测技术，较为详细地论述了二次曝光全息技术在玻璃均匀性测量方面的应用，做了一些理论史昂的推导和实验方法上的探索与尝试，并对其可行性进行了理论分析和实验验证，该结果与理论符合教好。
这种检测方法是非接触性的无损检测，可以方便用白光光源再现，而且检测精度较高。
将两种状态下的物体波分别记录在同一张全息图上，使两物光波发生干涉，照明再现该全息图时，会的到干涉条文，这就是全息干涉技术。
利用干涉条纹即可进行与波长同数量级的精密测量，既可对透明物体，又可对不透明物体进行非接触检测。
本课题即研究利用干涉计量的方法对玻璃的均匀性进行测量。
二次曝光全息干涉法二次曝光全息干涉法就是再同一片感光板上分别记录同一物体变形前后的两张全息照片（全息图），先后二次曝光的唯一差别在于后一次曝光前物体有了一个微小的变形或移动，而全息防振台上的整个拍摄装置和元件仍保持原状，故当在再现观察时，在再现光波照射这张经过双重曝光后，又经过化学冲洗处理的全息照片时，再看到再现物象的同时，还会在像的表面上看到由于物体的微小形变或位移而产生的干涉条纹。
如图所示，O为物光束，R为参考光束，G为样品，H为全息干板。
设参考光波为，初始物光波为，变化后的物光波为。
设两次曝光时间分别为t1和t2，再线性记录条件下，全息图的振幅透射系数Th 与曝光量成正比，即：若参考光照明再现，则再现光波为：式中，第一四项为透射光项；第二五项为原始像项；第三六项为共轭像项。
单独考虑原始像项。
其复振幅是：两束光干涉时，如果两束光的振幅相等，条纹的反衬度最佳。
所以记录时应该考虑使。
现在假定这个条件已经满足，约去不必要的常数项，可得。
这个结果与普通双光束干涉的强度分布公式相同，条纹的形状将完全取决于位相函数。
条纹的变化情况就直接反应了两次记录前后物光波的位相变化。
光学全息实验报告
一、实验目的1. 了解光学全息的基本原理和实验方法。
2. 掌握光学全息实验的操作技能。
3. 通过实验观察全息图的记录和再现过程，加深对光学全息原理的理解。
二、实验原理光学全息是一种利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体三维图像的技术。
全息照相的基本原理是将物体发出的光波与参考光束进行干涉，记录下物体的光波振幅和相位信息，从而形成全息图。
当全息图被适当的光照射时，可以再现物体的三维图像。
三、实验仪器1. 全息实验台2. 激光器3. 分束镜4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 全息干板8. 显影液9. 定影液10. 暗房设备四、实验步骤1. 激光器发射的激光束经分束镜分成两束，一束作为参考光束，另一束作为物光束。
2. 物光束照射到被摄物体上，物体反射的光波与参考光束发生干涉，形成干涉条纹。
3. 干涉条纹记录在全息干板上，形成全息图。
4. 全息图经过显影和定影处理后，即可观察全息图的再现图像。
五、实验结果与分析1. 全息图的记录实验过程中，成功记录了被摄物体的全息图。
观察全息图，可以看到清晰的干涉条纹，表明实验过程顺利进行。
2. 全息图的再现在全息图上适当位置照射激光，可以观察到被摄物体的三维再现图像。
再现图像清晰、立体感强，与原物体相似。
3. 实验分析（1）全息图的记录：实验中，通过调整激光器、分束镜、反射镜等光学元件的位置，实现了参考光束和物光束的干涉。
干涉条纹记录在全息干板上，形成全息图。
（2）全息图的再现：在全息图上照射激光，参考光束与全息图上的干涉条纹发生干涉，形成再现光束。
再现光束与物光束具有相同的振幅和相位，从而再现被摄物体的三维图像。
六、实验总结1. 通过本次实验，成功掌握了光学全息的基本原理和实验方法。
2. 加深了对光学全息原理的理解，认识到全息技术在记录和再现三维图像方面的优势。
3. 提高了动手操作能力，为今后的科学研究奠定了基础。
七、实验展望光学全息技术在科学研究、工业生产、文化艺术等领域具有广泛的应用前景。
全息及电子散斑无损检测技术.ppt
的图像___也就是三维图像的工艺，更确切地说，它是一种 记录和又接着重建目标所反射或穿透的波前的方法。它是一 种由波前而不是图像构成的方法。由于记录和重建的是完整 的波前，而不是仅为二维的图像，从而就能观察到带有完备 的场深、位置和视差的原目标的像 就原理而论，全息照相可以用任何波状的辐射来完成，包括 整个电磁波频谱内的，具有波等效性质的粒子（例如中子和 电子）辐射，以及非电磁波辐射，与之相关的全息无损检测 有： 光学全息照相、声学全息照相以及微波全息照相三种 无损检测基于激光技术的方法包括全息照相干涉测量，散斑 技术（含剪切照相）和点三角轮廓测量，通常的光全息术检 测即指全息照相干涉测量与散斑测量技术
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光全息术检测原理*数字定量分析
物光和参考光在小区域内各点的振幅可以认为是不变的，分别设为A0和 AR，由于参考光是垂直照射的，它的波前位相也是相同的，设为R，而 物光波前在底片上各点的位相0却是改变的，其值为：
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光全息术检测原理*数字定量分析
物光和参考光在底片平面上振幅方程分别为
光全息术检测的应用
光全息照相干涉测量作为非接触工具
位移、应变与振动分析，等深度线测绘以及瞬态/动 态分析的研究和检测中应用: 检测蜂窝夹芯结构内的脱粘、失粘、夹芯压碎、夹 芯拼接不良； 检测复合材料构件的脱粘或分层； 检测充气轮胎和其他叠层内部的未粘合； 检测橡胶与金属件粘接的密封件脱粘； 检测液压系统装置内的裂缝； 涡轮叶片的质量评定 检测火箭固体燃料中固体药柱与包覆层间的脱粘 检测金属零件的微细裂纹与监视应力腐蚀
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光全息术检测原理*全息照相
全息照相工艺分两步:记录与重建
全息记录：由于来自被摄物体上各点反射的物光，在振幅和
全息干涉测量实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解全息干涉测量原理，掌握其基本操作步骤。
2. 学习使用全息干涉测量技术进行物体形变和位移的测量。
3. 分析实验数据，验证全息干涉测量技术的准确性和可靠性。
二、实验原理全息干涉测量技术是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术。
其基本原理是利用参考光束和物光束的干涉，将物体的光波信息记录在全息干板上，通过再现光束照射全息干板，可以得到物体的三维图像。
实验中，我们使用二次曝光法进行全息干涉测量。
具体步骤如下：1. 将物体放置在载物台上，调整激光器和分束镜，使激光束分为两束：参考光束和物光束。
2. 首先记录物体的初始状态，即物体未发生形变时的全息图像。
3. 对物体施加外力，使其发生形变，再次记录物体的全息图像。
4. 通过再现光束照射全息干板，观察再现的干涉条纹，分析物体形变情况。
三、实验仪器1. 全息实验台2. 激光器3. 分束镜4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 全息干板8. 显影及定影器材9. 凸透镜全息照相四、实验步骤1. 将全息干板放置在载物台上，调整激光器和分束镜，使激光束分为两束：参考光束和物光束。
2. 调整扩束镜，使激光束在载物台上形成圆形光斑。
3. 调整反射镜，使参考光束照射到全息干板上。
4. 将物体放置在载物台上，调整物体位置，使物光束与参考光束发生干涉。
5. 使用相机拍摄干涉条纹，记录物体的初始状态。
6. 对物体施加外力，使其发生形变。
7. 再次调整物光束，使参考光束和物光束发生干涉。
8. 使用相机拍摄干涉条纹，记录物体形变后的状态。
9. 通过再现光束照射全息干板，观察再现的干涉条纹，分析物体形变情况。
五、实验结果与分析实验中，我们选择了不同形状和尺寸的物体进行全息干涉测量，得到了一系列干涉条纹。
通过对干涉条纹的分析，我们可以得到物体形变和位移的信息。
1. 干涉条纹的间距反映了物体形变的大小。
当物体形变较大时，干涉条纹间距较大；当物体形变较小时，干涉条纹间距较小。
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• 比如它的像有ห้องสมุดไป่ตู้维立体性、其干板具有可分 割性、可多次记录性等等。
• 普通照相在胶片上记录的仅是物光的振幅信 息（即光强分布），而全息照相记录了物光 的振幅及相位信息，“全息”也因此而得名。
全息照相术的起源
• 全息术最初是由英国科学家 • 丹尼斯·伽柏（Dennis Gabor）于1948
被光照射的物体可以看作是无数点 光源的集合体。在这种情况下，非常复 杂的干涉条纹被记录下来，当用相干光 照射干板时，光在与原物体存在时相同 的方向上被衍射。
M3
换言之，在物体原来所在的位置上将再 现它的像，这就是全息照相的原理。
H
C1
O
M2 He–Ne Laser
K C2
BS
M1
激光全息照相检测的光路图
二 全息照相基本原理
• 如果将全息照片置于原来的位置，并 在与记录干涉条纹的参考光照射的方 向相同的方向上用相干光照射，则此 照射光在冲洗后的干板（衍射光栅） 上被衍射。
• 由图4可知，在衍射光栅的栅格间距小 的地方，光的衍射角大；在衍射光栅 的栅格间距大的地方，光的衍射角小。 结果，整个衍射光就好像从原来点光 源所在位置传播过来的方向上被衍射。
年提出来的，伽柏并因此在1971年获 得了诺贝尔物理学奖。 • 当初的目的是想利用全息术提高电子 显微镜的分辨率，伽柏当初使用汞灯 作为光源，但是汞灯作为光源还不是 很理想，这种技术由于要求高度相干 性及高强度的光源而一度发展缓慢
全息照相术的发展
1960年，梅曼（Maiman） 研制成功了红宝 石激光器。
2pr1
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2pr2 )
图4
二 全息照相基本原理
同样，如果放置两个点光源，通过与另外的相干光形成干涉条纹，并记录在干 板上，则自然会有两种不同的干涉条纹相重叠地被记录下来。 并且，每种干涉条纹都具有与各自的点光源的光强相应的反差，从而起衍射光 栅的作用，使得衍射光象是从原来两个点光源所在位置传播过来似的被衍射。 在类似的点光源极多的情况下，也可按这种方式处理。
3） 两束光波在相遇处的光程差 不能太大， 即两束光波传播到该 处的距离差值不能太大
（1）
两相干波源的振动方程
y10 A10 cos ( t + j 1) y20 A20 cos ( t + j 2)
相干振动合成
A1
A
A2
分别引起 P 点的振
动
y1
A1 cos t + ( j 1
y2 A2 cos t + ( j 2
1961年，贾范（Javan）等制成了氦氖激光器 一种前所未有的优质相干光源诞生了。
1962年，美国科学家E.N.利思和J.乌帕特尼克 斯用激光器对伽柏的技术做了划时代的改 进，全息术的研究从此获得了突飞猛进的 发展。
近40年来，全息技术的研究日趋广泛深入， 逐渐开辟了全息应用的新领域，成为近代 光学的一个重用分支。
第五章 光学全息无损检测
一 全息照相的概念 二 全息照相基本原理 三 激光全息检测基本原理 四 激光全息检测方法 五 激光全息检测的应用
一 全息照相的概念
全息照相术是一种新型的照相技术，其成像过程是：
利用光的干涉和衍射现象，在照相干板或胶片上以干涉条纹的形式把图像记录下来，然后用光 照射这种干板（称作全息干板），就能以立体形式再现出原来的物体像。
二 全息照相基本原理
干涉条纹间距：如图5，用分束镜将一束相干光分 为两束，它们再以某一角度θ在干板上叠加， 则会形成大致一样的干涉条纹。
这些干涉条纹的间距为
x s in
Δx的大小由波长λ和两束光的夹角θ决定
• 空间频率或空间载波：
• 这样产生的干涉条纹如图6所示， 是黑白相间周期性重复的排列。 每一毫米内存在的干涉条纹数称 作空间频率或空间载波，这样产 生的空间载波未受任何调制。
图7
• 这样记录下来的受到物体光波调制了的干 涉条纹，就是全息图。
• 图8是全息图实际记录过程的图解，
二 全息照相基本原理
• 如果要由全息图再现原物的形状和位置， 则如图9那样，用同一波长的相干光照射 全息图，被调制的空间频率就像一种衍射 光栅一样把光波衍射。由于被衍射的光是 沿着与透过物体的光或被物体反射的光相 同的方向行进，所以再现的像在空间也有 景深，从而可观测到三维的立体象。
图5
图6
二 全息照相基本原理
• 如图7所示，如果在一个方向上的光束中途
放置一块幻灯片之类的透射体，利用从透
射体透射出来的光，或者是利用照射物体
时产生的反射光，与另一方向上的相干光
（即参考光）叠加而形成干涉条纹，则这
样形成的干涉条纹不再是规则排列的清晰
条纹，而是变成了复杂的干涉条纹。这种
情况，可以认为是空间载波被物体所调制。
二 全息照相基本原理
如图1，使从点光源（可以认为是从物体上的一点 反射出来的光，也可考虑为有一个针孔）发出 的相干激光束A与另一方向射来的激光束B 在照相干板上叠加而产生干涉。
形成如图2所示的那样的干涉条纹。 如果将这种干板冲洗后则可变成一种衍射光栅
如图3 ，即全息照片（或全息图） .
图1
图3 图2
（1） 为了了解这种检测方法的原理，首先简单介绍光的干涉现象
根据电磁波理论，表示光波中电场的波动方程为
E A0 cost
其中：A0为光波的振幅；ω为角频率；t为时间。
相干光
1） 两束光频率相同， 且有相 同的振动方向和固定的相位差
2） 两束光波在相遇处所产生的 振幅差不应太大，否则与单一光 波在该处的振幅没有多大的差别， 因此也没有明显的干涉现象
• 相对而言，一般照相技术仅仅是个记录过程，而全息照相术具有记录 和再现过程两个阶段，再现出来的像恰是来自物体的光的波面本身
三 激光全息检测基本原理
1 激光全息检测的原理
（1） 激光全息检测的原理
激光全息检测：是利用激光全息照相来检测物体表面和内部缺陷的。 因为物体在受到外界载荷作用下会变形，这种变形与物体是否含有缺陷直接相关。 在不同的外界载荷作用下， 物体表面变形的程度是不相同的。 激光全息照相是将物体表面和内部的缺陷通过外界加载的方法，使其在相应的物 体表面造成局部的变形，用全息照相来观察和比较这种变形，并记录下不同外界载 荷作用下的物体表面的变形情况，进行观察分析， 然后判断物体内部是否存在缺陷。