激光散斑检测中剪切散斑干涉术和相移ESPI技术介绍讲解

1.2剪切散斑干涉术散斑条纹图的获得电子剪切散斑干涉条纹图的获得可以分为实时相减法和实时时间差电子剪切散斑。实时相减的电子剪切散斑干涉术是将物体变形的一个状态记录下来,存入计算机图像版的存贮器中,然后连续改变物体变形状态,使实时的不断变化状态的散斑场与冻结在图像版中的初始状态的散斑场进行模拟相减,形成实时电子干涉条纹图,并在监视器上显示出来。上述方法在无损检测中都取得了许多成功的应用,但也存在一定的问题,实时法需要取物体的一个变形状态作为基准,然后变化载荷,以获取不同的信息。这样不利的地方有1、费时;2、在大面积情况下操作比较麻烦;3、摄像机分辨率和图像板分辨率限制了测量范围;4、工程中在连续变形测量、长时间检测、大变形和动态变形等的测量中精度不高。实时时间差技术很好的解决了前两种方法的缺点。实时n'-Jl'司差法是在两个不同帧存体中的图像不断更新,即在开始时将物体变形初态冻结到第一个帧存体,变形后时刻的另一状态的图像输入到第二个帧存体并与之冻结的初始相减并显示,同时将此状态的第二幅图像存入第一帧存体中覆盖原有图像,然后采集下一个缸时刻的图像输入到第二个帧存体,再一次与第一帧存体中图像相减运算实时显示,这样使两个帧存体中的图像不断更新,且分别存入相差△f时间间隔两个变形状态的图像信息,并进行实时相减运算。图2为利电子剪切散斑实时时间差技术所获得的散斑图:
在激光散斑应用于无损检测领域过程中,出现了剪切散斑干涉和相移ESPI两种技术,本文将就两种技术进行介绍并比较其在应用过程中的差异。
1、剪切散斑干涉技术:
1.1剪切散斑干涉的原理
电子剪切散斑干涉技术能直接测定位移的微分,对于应变非常有利。其基本原理是一般散斑干涉测量和剪切机理的结合,其装置是在一般散斑干涉测量光路的透镜前加上错位元件一剪切镜,通过不同的剪切元件,形成剪切散斑。其光路如图1所示,由激光器发出的激光经扩束镜照射在具有漫反射的物体上时,漫反射的光线通过剪切镜将产生偏折,在像平面上产生两个错位的像。它们在像平面上互相干涉,形成散斑干涉图像。该图像通过透镜由CCD经图像卡采集到计算机中,并对变形前后的两幅散斑图像做相减模式处理,在计算机显示屏上即可实时显示物体变形信息的散斑条纹图。
被测物
图l电子散斑剪切干涉的光路系统
因此,电子剪切散斑干涉是同一个物体的两个剪切像的干涉。物面上的一点,经过剪切装置后,在像面上形成相邻两个点。假定是在x方向剪切,由剪切镜产生的物面上的剪切量为6。.对于整个物体来说,在像平面上形成了两个相互剪切的像,它们的波前分别为:139
F@,Y)=Aexp[q)x,y)】(1)
141
量,可以分别求得不同的相位公式。图3为使用压电陶瓷法进行的相移散斑实验光路图。
图2实时时间差法所得散斑图
2、相移ESPI技术
2.1相移ESPI技术原理
相移ESPI技术是以条纹图中的余弦函数的相位为测量对象,通常是利用对已知相移(通常是在参考光波中导入线性变化的相位)的被测光波采样后来自得的光强分布进行处理以求得相位值。
早在1966年Carr6就提出了时间相移法的思想,并给出了相位计算公式(Carr@算法),但一般认为Bruning等人1974年发表的工作是时间相移法的发端。
示为:
In=Io【1+7,cos(≯+6)】(8)
式中6是可控的附加相位调制项,称为相移步长,它是随时间变化的,也就是说不同相移量是在不同时刻引入的。当使可控相移6步进变化,利用几个不同相位下测到的强度I。便可解算出被测相位西。
相移步长是在不同时刻引入的,而相位量需要由各种移相器提供。常用引入相移的方法有压电陶瓷法、偏振相移法、倾斜玻璃法、光栅相移法、拉伸光纤法、液晶相移法、改变半导体激光器波长和空气相移法等。其中最常用的是压电陶瓷法。对于周期不同的采样情况,施以不同的附加相移
关键词:无损检测剪切散斑干涉术相移ESPI技术
引言:激光散斑检测技术在无损检测应用广泛。与非光测技术相比,激光散斑检测技术具有非接触,高精度和全场等优点,是无损检测领域的一种重要和新兴的检测方法,随着激光散斑测量技术的发展,采用CCD摄像机输出干涉图像信号,可直接将输出的数字化信号与计算机连接,自动处理,并可在计算机屏幕上实时观察到干涉图形,现场应用十分方便。
当干涉仪中两波面相遇发生干涉时,干涉条纹图被摄相机存储为数字图像,其光强表示为:
I。=Io(1+yCOS≯)(7)
式中L是第n次相移的干涉图中一点的光强,,o是背景光强分布,),是条纹调制度,≯是被测相位,即干涉图中被测点处两波面的相位差。光强公式(7)中未知数过多,只知道某点光强,。的情况下无法求得被测相位西,一般情况下,需要在条纹相位上附加一个已知相移量来增加方程数,使方程数大于或等于未知量来解出相位值,而这个己知相位量需要移相器提供,此时干涉条纹图的光强表
激光散斑检测中剪切散斑干涉术和相移ESPI技术介绍
孙小勇周克印王开福
(南京航空航天大学无损检测中心南京中国210016)
摘要:本文介绍了剪切散斑干涉术和相移ESPI技术成像的原理,对剪切散斑干涉术和相移ESPI技术应用于无损检测领域中散斑图像的获取方法进行了说明,列举了两种方法所得的散斑图,并比较了剪切散斑干涉术和相移ESPI技术在无损检测领域的应用,可为激光散斑检测技术应用到无损检测工作提供有益的参考。
,‘=2A2【1+cos(q,+△妒)】(5)
在电子剪切散斑干涉法中,采用光电元件(通常CCD摄像机)进行记录并直接输入计算机,它采用与变形前后两幅散斑图的图像相减,其合成的记录光强为式(4)和(5)相减:
小I卜小14们sin妒+等】sin爿
(6)这种相减方法把背景光强去除,而突出了由于形变引起的相位变化△妒的结果。
F@+瓯,Y)=Aexp[fp(x+屯,y)】
(2)上两式中假设两点振幅是相等的,仅位相不同妒O,Y)fllq,(x+6,,y)。到底板在物体未变形状态下的波前的合成为:
E=F∞y)+F@+戌)
(3)
其光强为:,=E・耳=2A20+cos功
(4)
够=驴0+t,y)-qo(x,Y)
当物体变形而引入的相位差为△驴,光波将形成一个相位的相应变化△妒,变形后的光强将变为:
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实验3-3 剪切散斑干涉法指导书

实验3-3 剪切散斑干涉法指导书

1剪切电子散斑干涉术(ESSPI )测量物体离面位移导数(2学时,每次实验12人)一. 实验目的● 了解和掌握ESSPI 测量物体离面位移导数的方法和技术; ● 学会用ESSPI 测试周边固支圆板的离面位移导数。

二. 实验器材和装置试件为铝箔中心固支圆板。

试验器材有:激光器、反射镜、分光镜、扩束镜、透镜、CCD 、图象卡、计算机及软件。

实验装置和光路如图1所示。

图1 电子剪切散斑干涉术光路图三. ESSPI 的基本原理在剪切散斑照相机镜头前放置一个小角度的玻璃光楔,光线通过此玻璃光楔将产生偏折,在像平面上产生与光楔的楔角相同方向的两个剪切像,由激光形成的这两个像在像平面上相互干涉而形成散斑干涉条纹。

对于整个物体来说,在像平面上形成两个互相剪切的像,它们的波前分别为[]),(exp ),(y x a y x U Φ=(2) []),(exp ),(y x x a y x x U δδ+Φ=+(3)这里a 表示光的振幅分布,Ф(x ,y )和Ф(x +δx ,y )分别表示为两个剪切像的相位分布,这样在像平面上两个像叠加结果为),(),(y x x U y x U U T δ++=(4)则光强为[]x T T a U U I φcos 12*2+==,),(),(y x y x x x Φ-+Φ=δφ (5)当物体变形后,光波将产生一个相位的变化量Δφx ,则变形后的光强为()[]x x a I φφ∆++=cos 12'2(6)2在剪切电子散斑干涉方法中,采用CCD 摄像机进行记录并存入计算机中,采用电子散斑干涉相同的图像相减处理方法,即变形前后两幅散斑图相减,即等式(6)和等式(5)相减可得2sin 2sin 4'2x x x T a I I I φφφ∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆+=-=(7)这种相减方式排除了背景光强的影响,突出了由于变形引起的相位变化Δφx 的结果。

该低频条纹取决于物体变形引起的光波相位改变。

散斑干涉以及散斑照相术

散斑干涉以及散斑照相术
电子散斑干涉术
摘要
电子散斑干涉( ESPI)技术是一种非接触式全场实时测量技术 ,因其通用性 强、 测量精度高、 频率范围宽及测量简便等优点 ,近年来获得了快速发展。电 子散斑干涉无损检测技术可以完成位移、 应变、 表面缺陷和裂纹等多种测试。 本文就目前国内外散斑干涉术进行简单阐述, 总结目前国内的主要散斑干涉技术 以及应用。例如,用散斑照相术和散斑干涉术测变形、位移、倾斜、震动,以及 根据散斑位移与物体位移间的关系测量物体位移的速度, 根据散斑的对比度测量 表面的粗糙度等。
λ
散斑干涉术
散斑干涉术是激光照明时,被测试物体表面形成的散射光与参考光束(其可 以是平面波和球面波的单光束、双光束或是另一个散斑场)进行干涉而产生具有 一定对比度的散斑,是精确检测物体表面各点变形(位移或旋转)的一种光学测试 法。对于透明物体而言,其散斑干涉条纹是物体折射率变化或厚度变化的一种量 度;对于漫反射物体而言 ,其反射光波干涉形成的散斑干涉条纹是表征漫反射物 体变形、 位移或旋转的一种量度,且形成的散斑干涉条纹随物体变形(位移或旋转) 而变化。 因此,散斑干涉术虽然必须加入参考光 ,但是通过散斑干涉术获得的散斑干 涉条纹却可以直接的表征物体的变形(位移或旋转)及其他运动情况。 而且该散斑 干涉条纹的采集、记录和后期处理都是利用计算机实时完成的。
������ L
尺寸大得多。 如果在远场观察, 即在透镜的后焦平面上观察散斑图,那么平均散斑的直径 是 ∆������������ ≈ ������ = ������ ������
������ f′
式中 f ′ ----透镜的焦距; D ----透镜的口径。 当观察面不在透镜的焦面上时, 则必须考虑到透镜的放大倍率,散斑的平均直径 是 ∆������������ ≈ ������ = ������ ������

激光散斑干涉实验

激光散斑干涉实验

激光散斑干涉实验激光散斑干涉实验摘要:激光散斑测量法是在全息方法基础上发展起来的一种测量方法,这种方法具有很强的实用价值。

散斑位移测量不仅可以实现离面微位移的测量,也可以进行面内微位移测量。

主要是对面内微位移进行了测量研究,利用设计的测量系统将物体发生位移前后的散斑图由CCD记录下来,分别用数字散斑相关法和散斑照相法对散斑图像进行了分析处理,并得出了相应的结论。

关键词:激光散斑;位移测量;数字图像处理一、引言激光自散射体的粗糙表面漫反射或通过透明散射体(毛玻璃等)时,在散射表面或附近的光场中会形成无规则分布的亮暗斑点,称为激光散斑。

激光散斑在全息图上是一种有害的背景噪声,但由于散斑携带了光束和光束所通过物体的光学信息,于是产生了广泛的应用。

例如,用散斑的对比度测量反射表面的粗糙度;利用散斑的动态情况测量物体运动的速度;用散斑进行光学信息处理,甚至利用散斑验光等等。

但应用领域最广的是散斑干涉测量技术。

散斑干涉技术在机械工程方面可以用于测量物体表面的形变和裂纹、损伤和应力分布,在天文学方面可以测量大气的扰动和温度场分布,在医学、力学和光处理等领域也有广泛的影响。

二、实验2.1实验测试系统散斑干涉测量离面位移光路图如下图所示2.2实验原理(1)激光散斑当相干光照射一个粗糙物体的表面(或通过透明的粗糙面)时,在物体表面前的空间,可得到一种无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑,称为散斑。

由于激光的高度相干性,表面散射光在空间中随机相干叠加后会形成一些亮暗分明的区域,且呈现无规则分布,按照在散射面有无透镜,可以将散斑场划分为主观散斑和客观散斑,由于透镜的使用,主观散斑又被称为成像散斑。

(2)利用散斑干涉术测量面内位移散斑干涉计量就是将物体表面空间的散斑记录下来,当物体运动或由于受力而产生变形时,这些随机分布的散斑也随之在空间按一定规律运动。

因此能利用记录的散斑图分析物体运动或变形的有关信息。

当测量物体在面内发生位移时,通常在被测物体位移前,将散斑记录下来,然后使物体垂直于光轴发生一微小面内位移d,再次记录。

激光散斑干涉

激光散斑干涉

激光散斑干涉电子散斑一、实验内容:1.了解电子散斑干涉原理;2.掌握干涉光路及图像处理软件;3.学会使用本系统来测量三维离面位移。

二、实验仪器:成像透镜被测物体的平面镜氦氖激光器CCD摄像机分光镜扩束器图一xgs-1电子散斑干涉(espi)实验系统三、实验原理:电子散斑干涉法是用激光光束直接照射到测试表面,再用电子摄像机采集其变形前后表面散斑颗粒干涉形成的条纹,以测定其离面位移的一种新型、先进的测试技术,其光路如下图所示,图二为测量离面位移(即前后沿z轴方向的位移w)的光路,由激光器1发出的激光束,经扩束镜2及准直镜3形成光斑放大了的准直光,再经分光镜4分成两束,一束照射到反射镜5再返回,另一束照射到被测物6的表面再返回,两束返回的光束干涉形成干涉条纹,也就是一系列等位移线n,则离面位移为w=λn/2式中λ为测试光的波长,n为条纹的级数。

图二光路图四、实验步骤:1.放置平台并将其调平。

2、各个实验仪器的位置参看图一,先把各个仪器的中心高度调至共轴。

3.使激光器发出的光束平行于工作平台的工作表面。

分别放置扩束器和准直器,调整准直器,使经过扩束器的激光变成平行光。

平行光束应穿过光路(分束器、被测物体、反射器等)中部件的中心,并与平台平行。

在扩束器前面放置一个偏振器,以调整亮度,防止损坏CCD相机。

4、放入被测物品和ccd摄像机,调节分光镜上二维调整台的微调旋扭,使被物品反射的光的中心照射到ccd摄像机接收表面上。

5.然后放入平面镜,使平面镜和分束器之间的距离与被测物体和分束器之间的距离相同,并调整反射光束的中心,使其也入射到CCD相机的接收面上。

此时,可以在图像采集软件上看到干涉条纹。

最后,放入聚焦透镜,调整透镜和CCD之间的距离,以获得屏幕上最清晰、最完整的图像。

调整反射器上二维调整框的微调旋钮,使获得的图像的干涉条纹最清晰,处于中心位置。

6、这时就可以给物品加压,调节物品架上的旋扭给物品加压,随着旋扭的调节,电脑的屏幕上出现的干涉条纹越来越多,且为同心圆环。

激光散斑照相法

激光散斑照相法

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二、原理
再现光路改进:
单位:cm
L=11.25 F=15.00 u’=17.00 v’=127.50
二、原理
✓波动光学认为:
➢物面的一个点源(次波源)经过光学系统后在 整个像面产生波前
➢像面上的一点对应于物面上各点(次波源)的 波前在该处的叠加
➢物面像面(几何光学:物点像点)
✓ 波动光学解释: 二、原理
89.6
条纹更多更细密
一、极值测量
2.再现图像:
Result
3.图表:
一、极值测量
二、测量应用
✓实际应用:
———尝试测量压电陶瓷的电致变形特性
将手动改为自动:在压电陶瓷的两端镀上金 属电极,连接在直流电源的两端,在给陶瓷 加上电压前后分别拍摄记录一次,通过再现 得出散斑干涉条纹,并测量条纹宽度,然后 由理论公式倒推计算出陶瓷因所加直流电压 U而引起的相应形变量d。改变U的大小,分 别测量记录相应形变量d,绘出d随U的变化 关系图。
Discussion
✓对于光学成像有更进一步认识
✓了解学习了一种全新的,原理简单、奇妙 的测量微小位移的光学方法(一度曾令全 息工作者头疼的散斑却变成了一种极好的 崭新的计量方法!)
✓实验过程中,张朝晖老师给予了悉心指导 帮助,二位实验者互助合作密切,整个实 验过程经历了探索、发现、顿悟和成功, 其间洒满了苦思冥想、专注之致、愉快合 作的点点滴滴

电子剪切散斑干涉ESSPI实验教案

电子剪切散斑干涉ESSPI实验教案

剪切电子散斑干涉术实验教案一、实验目的1.认识散斑现象和散斑的电子记录;2.了解剪切电子散斑干涉的原理和用途;3.了解剪切电子散斑图象处理的过程二、实验设备剪切电子散斑干涉大多使用剪切棱镜。

常见的剪切棱镜是Wollaston棱镜。

该棱镜是由两个直角棱镜组成,当一束光垂直入射到棱镜表面上时,在后表面形成两束互相分开的,振动方向互相垂直的平面偏振光。

这两束光互为参考光和物光而干涉, 但其振动方向互相垂直,所以需要在棱镜后加一块偏振片,使其振动方向相同。

光路布置如图1所示。

它的优点在于光路布置简单,两束相干光波强度基本相等,因而可达到等光强的要求。

L :扩束镜 M :反射镜 W :Wollaston 棱镜 P :偏振镜图3 剪切电子散斑干涉光路图三、剪切电子散斑干涉术基本原理剪切电子散斑干涉术(ESSPI)是继电子散斑干涉术后发展的一种测量位移导数的新技术。

它与电子散斑干涉术不同的是在光学结构上,后续的图象处理系统是相同的。

它除了电子散斑干涉术的许多优点外,还有光路简单,对振动隔绝的要求低等特点。

另外,它测量的是位移导数,在自动消除刚体位移的同时对于缺陷受载的应变集中十分灵敏,因此被广泛地应用于无损检测(NDT )领域 。

除此之外,它与电子散斑干涉不同,其条纹与位移导数的对应关系可以在很大程度上调节变化。

3.1 剪切电子散斑干涉术的原理在剪切散斑照相机镜头前放置一个小角度的玻璃光楔块,光线通过此玻璃光楔块将产生偏折,在焦平面上产生与楔块的楔角相同方向的两个剪切的象。

这两个象是由激光形成的,它们将在焦平面上互相干涉而形成散斑干涉图象。

当两个变形前后的散斑干涉图象同时记录在一块干板上,经过处理后,将干板放在傅立叶滤波光路中,将出现一个表示物体位移偏导数的条纹图案。

图1是剪切散斑的光路图。

楔块的楔角为α,μ是折射率,在象平面上被测量物体的剪切量αμδ)1(1'-=D x 。

同样地,如折合到物体表面的剪切量为αμδδ)1(010'-==D D D x x (1)其中D 0和D 1分别为透镜到物体表面和到成象平面的距离。

电子散斑-ESPI实验指导书-面内位移

1
双光束电子散斑干涉术测量物体面内位移
(2学时,每次实验12人)
一. 实验目的
了解和掌握双光束电子散斑干涉术测量物体离面位移的方法和技术。

二. 实验器材和装置
试验器材有:激光器、反射镜、分光镜、扩束镜、CCD 、图象卡、计算机及软件。

实验装置和光路如图1所示。

B1:分光镜 M :反射镜 L1:扩束镜
图1 双光束电子散斑干涉术的光路图
三. 基本原理
双光束电子散斑干涉术的两束光互为物光和参考光。

由于变形对两束光的相位都有影响,所以物体变形时合成的相位差与位移的关系为:
[])sin (sin )cos (cos 221θθθθλπφ++-=
∆d d 2)(sin 4d θλ
π= 其中d 2即为物体变形时的面内位移。

当两束光的照明角θ较大时,测量的灵敏度较高。

四.实验步骤
1.按图1摆好光路。

调整光路时要求两束光的光程、光强和高度近似相等。

散斑图要求含有固定边缘。

2.打开采图软件(如图2所示),点击工具栏中Capture Image,弹出一个实时监控的窗口。

点击窗口中的Real Time按钮,施加一定压力,开始连续采集散斑图,
并自动把每一幅散斑图都和第一幅进行相减处理,形成的条纹图显示在窗口中。

在监测到一幅清晰的条纹图时,再按Real Time钮,使之弹起,固定条纹图。

然
后把条纹图保存起来(*.bmp文件)。

图2 双光束测量物体面内位移的软件操作窗口
五.实验报告要求
求出试件中心位置处的面内位移d2。

2。

傅里叶光学第9章-散斑测量术课件


式中:ϕ1=arg{I1},ϕ2=arg{I2},I1和I2分别为I1和I2的傅里叶变换。
条纹的周期和平移量的关系是:


Tx=| | ,Ty=| |
0
0
两次曝光的散斑图,每次选择一个小窗口区域进行傅里叶分析,逐点观察。这
种方法称为逐点分析法。
2、散斑照相术
全场滤波法
参见图 9-5,采用4f光学信息处理系统,两次曝光散斑图H置于输入面。当谱
场测量。
(2)采用数字图像处理技术使得散斑图的分析处理更加方便有效。
2、散斑照相术
2.3 数字散斑相关术
通过CCD等光电成像器件记录物体变形前后表面产生的散斑场的强度,
通过数字图像相关运算,提取物体表面位移场的信息。
若f(x,y) 和g(x,y)是物体变形前后表面散斑场的强度分布,则:
C(x, y)=∑f(x+m, y+n)g(m, n)
或形变)的散斑图,从中提取漫射表面位移或形变的信息.
图9-4 两次曝光的散斑图的记录和处理
a) 散斑图的记录 b) 对散斑图做光学傅里叶变换
2、散斑照相术
图9-4a为记录光路,总的光强分布为两个散斑图强度之和:
I(x,y)=I1(x,y)+I2(x-x0,y-y0)
经透镜傅里叶变换,在(u,ν)后焦面上观察到被散斑晕调制的条纹图样(见图 9-4b),即:
采用相移技术,通过多幅干涉图的强度计算Δϕ,可实现相位分布的精确测量。
3、散斑干涉术
3.5 散斑测量振动
图9-10
用于振动分析的散斑成像干涉系统
参看上图,在一个成像光路中,激光照明物体粗糙表面,引入参考光与物体所成的
像干涉,采用CCD探测器作光强记录。

激光散斑测量(中国科大实验讲义)

令Y=log(y),A=log(a),X=x2,则可以用线性拟和公式 进行拟和:Y=A+bX
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19
一维自相关函数图
实验曲线
拟合曲线
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20
一维互相关函数图
实验曲线
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22
激光散斑实验
什麽是激光散斑现象? 激光散斑现象的特点
激光散斑的应用 散斑测量实验的内容 数据处理的方法和结论
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1
什麽是激光散斑现象?
• 当一束激光照射到具有漫射特性的粗糙表面 上时,在反射光的空间中用一个白色的屏去 接收光总可以看到一些斑点。这就是激光散 斑现象。
• 经透镜成象形成的散斑是主观散斑 。在自由 空间传播形成的 散斑叫做客观散斑。
xdx(1P 2/(P 1))
gc
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x
17
实验相关函数的计算
• 利用CCD和采集卡(10moons)得到的是BMP格式的图 象文件,调用程序可以将BMP图象文件转化为两维的 数据文件,也就是得到了CCD面阵所在的这一面积上 的光强的值I(i, j)(i,j=1,2…,N0) 。利用这些值就可以 计算散斑场的归一化样本自相关函数和互相关函数。 这些由计算机完成。
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6
由激光器出射的高斯光束
d
2W0
d=250mm ,=0.0006328mm ,w0=0.2244mm
d 1 w0 ( ) 2
可编辑ppt
7
高斯光束的复振幅表达式:
I I0
W0 0.135I0
u ( x , y , z ) A exp[ ik ( x y ) ] q(z)
S P W

【精品】激光散斑检测技术

【关键字】精品《无损检测导论》课程论文激光散斑检测技术在航空领域的应用一、应用背景复合材料在航空、航天、兵器、船舶、汽车、建筑、医疗、制药、压力容器、橡胶工业等行业中占的比例越来越大,然而复合材料在生产和使用过程易产生开胶、分层、冲击损伤、渗水、蜂窝变形等缺陷,缺陷的扩展给装备带来安全隐患。

目前国内复合材料的检测普遍采用落后的敲击法、超声波、声阻检测方法,这些方法普遍存在灵敏度低、对操作者要求高、缺陷难以定量和定位、检测速度慢等问题。

国外普遍采用先进的激光错位散斑成像无损检测技术,不仅检测灵敏度高,缺陷可以直观数码成像,还可以精确测量缺陷的尺寸、位置,操作简捷方便、速度快,成为复合材料生产或现场无损检测专门解决方案。

成立于1977年的美国激光技术有限公司(LTI)是世界激光散斑成像无损检测技术的领导者,其激光散斑成像技术克服了其它检测手段和早期激光干涉检测技术的许多瓶颈和局限,广泛应用于飞机、火箭、卫星、导弹、舰船、飞船、装甲等生产或在役检测,在实践中证实了巨大的成本效益和超强的无损检测能力。

二、发展激光散斑检测技术于八十年代初期开始应用于无损检测领域,纵观激光检测技术的发展历史,经历了几个发展阶段。

20世纪80年代,出现了激光全息技术,虽具有灵敏度高的优点,也存在着干版化学处理繁琐、必须在隔振台和一定暗室条件下才能工作的缺点。

通过CCD摄像机取代干版、隔振性能改善等一系列改进,出现了电子散斑干涉技术(ESPI),但其还不能适应现场检测的需要,目前已进入到激光错位散斑技术 (shearography)时代。

激光错位散斑干涉技术该技术具有全场性、非接触、无污染、高精度和高灵敏度、快速实时检测等优点适用于蜂窝夹层结构、橡胶轮胎、复合材料粘结质量的检测,并已在航空、航天、汽车和建筑等领域得到了广泛的应用三、基本原理激光错位散斑干涉也称剪切散斑,是在单光束散斑干涉的基础上,利用有一定角度的玻璃光楔使得成像平面上造成特定的错位,在照相干板得到双曝光错位散斑图,再以适当的光路布置显现出条纹进行分析通过被检物体在加载前后的激光散斑图的叠加,从而在有缺陷部位形成干涉条纹。

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