散斑干涉无损检测技术的应用现状

1、散斑干涉无损检测技术散斑干涉无损检测技术的应用现状的应用现状 H H光学精密检测技术与检测仪器目录目录发展状况及展望发展状况及展望实际应用举例实际应用举例加载方式概述加载方式概述应用发展应用发展无损检测概述无损检测概述车灯配光镜表面缺陷研究车灯配光镜表面缺陷研究复合材料试块的缺陷检测复合材料试块的缺陷检测无损检测无损检测技术技术 是以不改变被检测对象的状态和使用性能为前提，应用物理和化学等现象，对各种工程材料、零部件和产品进行有效的检验和测试，测定材料结构物理和机械性能或内在各种缺陷以及其它技术参数，借以评价它们的完整性、连续性、安全可靠性以及适用性的综合性应用的检测技术科学无损检测概述无损检

2、测概述电子散斑干涉电子散斑干涉无损检测技术无损检测技术 是基于物体结构损伤处的外表面在静载静载荷或动载荷的作用荷或动载荷的作用下会产生非均匀的表面位移或变形,在在有规则有规则的干涉条纹中会出的干涉条纹中会出现明显的现明显的异状异状,如不连续、突变的形状变化和间距变化等;通过测算这些微小的变化,便可查明物体内部缺陷及其位置查明物体内部缺陷及其位置。无损检测概述无损检测概述测量信息丰富测量信息丰富,可实现实时处理,测量精度高,能达到激光的波长级别。能进行全场检验能进行全场检验,使用方便,检测效率高,适用于形状比较复杂的物体。检测结果易于保存检测结果易于保存,电子散斑条纹图可以数字形式保存在存储介质

3、中,便于后续处理分析。采用相减模式处理干涉散斑条纹,消除了一般杂散光的影响消除了一般杂散光的影响;测试仪器可在较强的光照条件下工作,即使在太阳光下也可测量高温物体的损伤。无损检测概述无损检测概述常规手段散斑干涉射线、超声波、射线、超声波、电磁、渗透电磁、渗透复合材料的无损检测 微机电系统(mems)的质量检测焊缝质量检测建筑物现场监测表面粗糙度检测文物保护。应用发展应用发展【应用领域应用领域】 散斑干涉虽然在八十年代末期才兴起，但却取得了许多可喜的研究成果和应用。 首先电子散斑干涉法被广泛的用于振动测量和模态振动测量和模态分析分析，其次它被用于物体轮廓的测量物体轮廓的测量，还可用于高温物体的位

4、移测量和热变形测量位移测量和热变形测量。 另外散斑在无损检测方面也取得了很多成功的应用，可用在检测各种工程机械及设备的变形、振动、冲击、变形、振动、冲击、粗糙度、刚度和强度粗糙度、刚度和强度等特性，而且还可以完成表面缺陷表面缺陷和裂纹和裂纹等多种测试，成为产品检验和生产过程控制的一种有利工具.应用发展应用发展【应用实例应用实例】 2001年，Kishen等人就分别利用利用ESPI和和DSPI模拟口腔模拟口腔环境环境，实时测量了人体切牙面舌部在室温从25到50变化过程中的形变情况，并得出了牙颈部对温度的变化最为敏感的结论. 测量测量古壁画和古建筑等文物古壁画和古建筑等文物变形损伤情况。变形损伤情

5、况。 2000年由意大利Daniel教授等提出了用电子散斑技术对古意大古意大利油画利油画的保存过程进行检测的方法，可以检测出在保存过程中造成的微小的变形。 2001年由Gred等发表了使用改进后的电子散斑干涉技术检测中国秦中国秦始皇兵马俑陶器始皇兵马俑陶器腐化过程的文章，为保存这些珍贵的文物积累了丰富的经验。 2003年G. Schirripa Spagnolo等应用电子散斑和激光电子散斑相结合的方法成功得诊断了古罗马和中世纪镶嵌画古罗马和中世纪镶嵌画的保护状况。 应用发展应用发展【应用实例应用实例】 2006年陆鹏运用先进的激光电子散斑干涉及上载波技术，将上述仪器和系统成功地用于柴油机油泵体

6、模型柴油机油泵体模型的定量位的定量位移场的测量移场的测量上，其结果与有限元计算相吻合，使得无损检测技术在精确定量上有所发展。 2002年印度的M.V.Rao等把电子散斑应用于太空船结构元太空船结构元件件的无损检测的无损检测，成功地检测了在热载荷和双真空载荷作用下的蜂窝结构板的缺陷，同时也检测了内压载荷作用下的推进剂箱的缺陷位置。应用发展应用发展【应用实例应用实例】 2004年E. Mihaylova等应用离面和面内位移敏感的电子散斑术对在在内载荷作用下的内载荷作用下的uPVCuPVC管管进行了原料特性的无损检进行了原料特性的无损检测测，由电子散斑法获得的应变值与通过应变仪测得的值很吻合。 20

7、06年R.K.Singh Raman等应用电子散斑来检测舰船舰船上某些典上某些典型的工业涂料的剥离状况型的工业涂料的剥离状况。电子散斑干涉技术仪器化研究的进展也很快电子散斑干涉技术仪器化研究的进展也很快 ,目目前已出前已出 现商品化的电子散斑干涉检测系统现商品化的电子散斑干涉检测系统 。 应用发展应用发展【应用实例应用实例】无损检测的原理是基于加各种载荷（力、热、振动）无损检测的原理是基于加各种载荷（力、热、振动）使物体内部缺陷在表面上产生比正常情况更大的变形，使物体内部缺陷在表面上产生比正常情况更大的变形，这种微小的变形将会被电子散斑干涉的条纹所显现。这种微小的变形将会被电子散斑干涉的条纹所

8、显现。加载方式概述加载方式概述常用加载方式热加载真空加载电磁激振加载宽带音频扫描加载方式 用外加热源对被测件加热，若被测件内部存在分层或脱粘等缺陷，则在缺陷处就会形成一定的间隙在缺陷处就会形成一定的间隙。由于缺陷区域和良好区域的热物理参数不同热物理参数不同，热传导的结果使得被测件的表面形成温度差异温度差异，从而导致缺陷区和良好区的变形差异变形差异，该变形将会被电子散斑干涉的条纹所记录，从而达到了无损检测的需要。 加载方式概述加载方式概述【热加载】加载方式概述加载方式概述 将被测件置于真空箱真空箱中，然后用真空泵将真空箱抽成真空，由于被测件缺陷的空隙处存有空气被测件缺陷的空隙处存有空气，因此在真

9、空的环境中缺陷处出现负压负压，缺陷处发生形变缺陷处发生形变。从而达到了无损检测的需要。【真空加载】 电磁激振加载的原理是将作为激振器的压电陶瓷粘贴将作为激振器的压电陶瓷粘贴在被检测的物体上在被检测的物体上，信号发生器给予的频率信号频率信号通过该压电陶瓷作用于被检测物体，缺陷处在频率信号的激励下会缺陷处在频率信号的激励下会发生变形发生变形，从而达到了无损检测的需要。加载方式概述加载方式概述【电磁激振加载】 由信号源输出频率连续变化的音频信号，音频信号从不同的方向音频信号从不同的方向作用于被测试件的表面作用于被测试件的表面，在这种情况下，被测试件内部的缺陷部位可以简化为周边固支的薄板受简谐波的作用

10、而进行受迫振动，随着信号频率的不断增加，当某一音频信号的频率与被测试件内缺陷部分的固当某一音频信号的频率与被测试件内缺陷部分的固有频率相等或接近时有频率相等或接近时，缺陷处就会出现共振缺陷处就会出现共振，此时振动的振幅最大，因此在物体表面缺陷部分将会出现较大的离面位移在物体表面缺陷部分将会出现较大的离面位移。并在显示器上显示出来，从而对被测试件进行快速准确检测。 加载方式概述加载方式概述【宽带音频扫描加载方式】实际应用举例实际应用举例夹杂缺陷的铝蒙皮铝蜂窝试块车灯配光镜表面缺陷研究 复合材料试块缺陷检测脱粘缺陷的铝蒙皮铝蜂窝试块正常车灯表面的热变形测量图分别是 t= 2 . 6秒时车灯表面变形

11、滤波之后的相位分布图和等相位值分布图 。从相位图可以看到,当车灯表面受到热载荷的作用而膨胀时,因为四周是固定的边界条件,无法自由变形。而在z方向上无约束存在,可以自由变形,所以其变形主要表现之向即离面位移上。因为车灯表面并无裂纹等缺陷存在,所以表面上各点的热变形连续变化,条纹光滑过渡,没有异常的断点存在。实际应用举例实际应用举例【车灯配光镜表面缺陷研究】有缺陷车灯表面的检测 图分别 是 t=1.6秒时车灯表面变形滤波之后的相位分布图和等相位值分布图。实际应用举例实际应用举例【车灯配光镜表面缺陷研究】【结论】车灯表面的最大变形处位于表面的中心。 这是由它的结构所决定的。实际应用举例实际应用举例【

12、复合材料试块缺陷检测】蒙皮蜂窝结构材料实验 铝蒙皮铝蜂窝试块的材料是：蜂格直径是 3mm，铝蒙皮厚 0.3mm。 变形的主要影响因素为缺陷情况缺陷情况(大小、形状、位置、深度) 、加载情况加载情况(加载时间、强度、均匀性) 和监测时间。监测时间。蒙皮蜂窝结构材料实验 加载方式：热加载 左图为复合材料ESPI检测系统图。右图为没有缺陷的试块检测结果。实际应用举例实际应用举例【复合材料试块缺陷检测】有夹杂缺陷的铝蒙皮铝蜂窝试块检测实际应用举例实际应用举例【复合材料试块缺陷检测】t=3秒左右停止加热检测结果对比度增强巴特沃斯低通滤波法去噪有夹杂缺陷的铝蒙皮铝蜂窝试块检测实际应用举例实际应用举例【复合材料试块缺陷检测】二 值化处理二值化后的条纹图条纹修整有脱粘缺陷的铝蒙皮铝蜂窝试块检测实际应用举例实际应用举例【复合材料试块缺陷检测】t=3秒左右停止加热检测结果有夹杂缺陷的铝蒙皮铝蜂窝试块检测实际应用举例实际应用举例【复合材料试块缺陷检测】巴特沃斯低通滤波法去噪二 值化处理二值化后的条纹图条纹修整 目前还存在一些亟待解决的问题,如抗干扰能力较差、条纹信噪比低、相位去包裹难等,但近年来已出现了很多方法来解决以上问题。（相移espi测量，改进信号处理算法，双脉冲和多脉冲激光系统，时间序列散斑干涉技术，实