第8节激光全息检测诊断技术.docx

第  8  章激光全息检测诊疗技术 8.1概括 激光全息检测诊疗技术是20世纪60年月末发展起来的，并且是激光技术在无损检测 领域应用最早、用得最多的方法。在近几十年来，全息无损检测的理论、技术和照相系统都 有了很大的发展，使该技术在更宽泛的工业领域应用的可行性和实用性有了长足进展，成为 无损检测工程学的重要组成部分。当前，激光全息无损检测工程学的重要组成部分。当前， 激光全息无损检测约占激光全息总应用的25%。激光全息无损检测应用领域波及航空航天产 品中常用的蜂窝夹层机构脱胶缺陷的检测、复合材料层压板分层缺陷的检测，印刷电路板内 焊接头的虚焊检测、压力容器北风的完整性检测、火箭推进剂药柱中的裂纹和分层、壳体和 衬套间的分层缺陷检测、飞机轮胎中的胎面体脱粘缺陷检测、反响堆核燃料元件中的分层缺 陷检测等。特别是在对复合材料、蜂窝构造、叠层构造、航空轮胎和高压容器的检测，拥有 某些独到之处，解决了用其他方法无法解决的问题。 所谓全息术与普通照相术的区别是，普通照相术只是记录了物体表面光波导振幅信息， 而把位相信息扔掉了，这样只记录物体表面光波部分信息（二维信息）的照片不论从什么角 度看都是同样的。而全息术是利用光的干预和衍射原理，将物体发射的特定光波以干预条纹 的形式记录下来，在一定条件下使其再现，便形成了物体逼真的三维像。由于记录了物体的 全部信息（振幅，相位，波长），因而称为全息术或全息照相。这是一种两步成像的方法， 第一步先记录下物体的表面光波，第二步将记录的光波“再现”出来。 自然，当前全息无损检测技术真实应用到生产实际上的项目并不多，大多半项目仍处在 实验阶段，离人们的希望相差甚远。这是由于这种技术始终没有挣脱实验室的束缚，没有与 计算机技术的图像办理技术很好地联合起来，因而无法实现自动化在线检测而不能扩大其应 用范围。 激光全息检测同其他检测方法相比较，其特点如下： 1）由于激光全息检测是一个干预计量术，其干预计量精度与激光波长同数量级。因此，极 微小（微米数量级）的变形均能被检测出来，而且检测的敏捷度甚高。 2）由于激光做光源，而激光的相干长度很大，因此能够查验大尺寸的产品，只需激光能够 充分照射到整个产品表面，都能一次查验完成。 3）激光全息检测对被检对象没有特殊要求，它能够对任何材料和粗拙表面进行检测。 4）可借助干预条纹的数量和散布来确定缺陷的大小、部位和深度，便于对缺陷进行定量分 析， 5）激光全息检测拥有直观感强，非接触检测，检测结果便于保存等特点。 8.2激光全息检测原理 8.2.1全息照相的特点及原理 1、全息照相的特点 全息照相不单在成像原理上与普通照相截然相反，而且它还有很多普通照相所没有的奇 异特点。 成像原理上的差别 普通照相必须在胶片和物体之间安放一个针孔（或透镜）使物体上的每一点只有一条光 线能够抵达胶片，如图8-1a所示，然后利用胶片上的感光材料，把物体表面光波的强度记 录下来，进而获得物体的形状。全息照相则不用成像系统，而是借助一束与物体光波相干预 的参照光，在胶片处同物体光波相叠加，形成干预条纹，如图8-1b所示。 物体 底 针孔或透镜 片 a) 物体 底 参照 片 光源 b) 图8-1全息照相与普通照相的差别 a）普通照相b）全息照相 全息照相与被摄物物任何相像之处 从全息照相外表上看，只是记录一些干预条纹，根本看不出在照片上记录了一些什么物体，只有在再现过程中才能看到被摄物的像。 再现的像是立体像 全息照片在再现过程中，察看者好像察看真是光景同样。当察看者改变地点时，就能够看到物体后边被挡住的部位。若看远近不同的物体，必须从头调焦。 照片拥有可切割性 如果把普通照片撕去一块，就会扔掉一部分信息。但全息照片的每一个碎片都能再现在原来物体的完整像。这是由于全息照相不用成像透镜，所以全息照片上任何一点都接受到物体整个表面漫反射来的光波。因此，全息照片上任何一块都能够再现出物体的整个表面光波，只是清晰度稍微有不同而已。 胶片可多次记录很多个图像 在一张全息胶片上能够进行多次曝光，从胶片不同的方向记录多个物体。再现时，每个 物体的像能够不受其他像的扰乱而独自地显示出来。这是由于各个像再现在不同的衍射方向上，只有在不同的方向上才能看到再现的物体像。 全息照相的原理 图8-2是全息照相记录过程的原理图。当激光从激光器发射出来后，经过分光镜被分 成两束光。一束由分光镜表面反射，经过反射镜抵达扩束镜，将直径为几个毫米的激光扩大照射到整个物体的表面，再由物体表面漫反射到胶片上，这束光称为物体光束；另一束光透 过分光镜后，被扩束镜扩大，再经反射镜直接照射到胶片上，这束光称为参照光束。当这两 束光波在胶片上叠加后，形成干预图案，再经胶片显影办理后，干预图案就以条纹的明暗和 间距变化形式被显示出来，正