《激光全息检测技术》PPT课件

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1、激光全息检测技术机电工程学院测控系魏莉Weili@whut.edu.cn11．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产生变形，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，进行观察和分析，然后判断物体内部是否存在缺陷。1激光全息检测的原理及特点2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

2、，表示光波中电场的波动方程为其中：A0为光波的振幅；ω为角频率；t为时间。根据波的叠加原理，假设有两个波长相同、相位也相同的光波相叠加，叠加后所合成的光波振幅将会增强，；如果两个光波相位相反，则合成的光波的振幅就会相互抵消而减弱。把光波在空间叠加而形成明暗相间的稳定分布的现象叫做光的干涉。1激光全息检测的原理及特点3光波的叠加(a)相位相同；(b)相位相反1激光全息检测的原理及特点4能产生干涉的光波须满足下列条件：（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。（

3、3）两束光波在相遇处的光程差，即两束光波传播到该处的距离差值不能太大。1激光全息检测的原理及特点5激光全息照相检测的光路图1激光全息检测的原理及特点6蜂窝结构板脱粘区的全息再现干涉条纹1激光全息检测的原理及特点72．激光全息检测的特点（1）由于激光全息检测是一种干涉计量技术，其干涉计量的精度与波长同数量级，因此，极微小的变形都能检验出来，检测的灵敏度高。（2）由于激光的相干长度很大，因此，可以检验大尺寸物体，只要是激光能够充分照射到的物体表面，都能一次检验完毕。（3）激光全息检测对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、任意粗糙的表面进行检测。1激光全息检测的原理及特点8（4）可借助于干涉

4、条纹的数量和分布状态来确定缺陷的大小、部位和深度，便于对缺陷进行定量分析。这种检测方法还具有非接触检测、直观、检测结果便于保存等特点。但是，物体内部缺陷的检测灵敏度取决于物体内部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。1激光全息检测的原理及特点91．物体表面微差位移的观察方法1）实时法先拍摄物体在不受力时的全息图，冲洗处理后，把全息图精确地放回到原来拍摄的位置上，并用与拍摄全息图时同样的参考光照射，则全息图就会再现出物体三维立体像(物体的虚像)，再现的虚像完全重合在物体上。这时对物体加载，物体的表面会产生变形，受载后的物体表面光波和再现的物体虚像之间就形成了微量的光程差。由于两个光

5、波都是相干光波(来自同一个激光源)，并几乎存在于空间的同一位置，因此，这两个光波叠加就会产生干涉条纹。2激光全息检测方法10由于物体的初始状态(再现的虚像)和物体加载状态之间的干涉度量比较是在观察时完成的，因此称这种方法为实时法。这种方法的优点是只需要用两张全息图就能观察到各种不同加载情况下的物体表面状态，从而判断出物体内部是否含有缺陷。因此，这种方法既经济，又能迅速而确切地确定出物体所需加载量的大小。其缺点是：（1）为了将全息图精确地放回到原来的位置，就需要有一套附加机构，以便使全息图位置的移动不超过几个光波的波长。（2）由于全息干版在冲洗过程中乳胶层不可避免地要产生一些收缩，当全息图放

6、回原位时，虽然物体没有变形，但仍有少量的位移干涉条纹出现。（3）显示的干涉条纹图样不能长久保留。2激光全息检测方法112）两次曝光法将物体在两种不同受载情况下物体表面光波摄制在同一张全息图上，然后再现这两个光波，而这两个再现光波叠加时仍然能够产生干涉现象。这时所看到的再现图像，除了显示出原来物体的全息像外，还产生较为粗大的干涉条纹图样。这种条纹表现在观察方向上的等位移线，两条相邻条纹之间的位移差相当于再现光波的半个波长，若用氦—氖激光器作光源，则每条条纹代表大约0.316μm的表面位移。可以从这种干涉条纹图样的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。2激光全息检测方法123）时间平均法时间

7、平均法是在物体振动时摄制全息图。在摄制时所需的曝光时间要比物体振动循环的一个周期长得多，即在整个曝光时间内，物体要能够进行多个周期的振动。但由于物体是作正弦式周期性振动，因此将把大部分时间消耗在振动的两个端点上。所以，全息图上所记录的状态实际上是物体在振动的两个端点状态的叠加，当再现全息图时，这两个端点状态的像就相干涉而产生干涉条纹，从干涉条纹图样的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。这种方法显