专利名称：一种利用光声干涉成像进行无损检测方法
技术领域：
本发明涉及光声干涉成像技术领域，具体涉及一种利用光声干涉成像进行无 损4企测方法。
背景技术：
无损检测技术在现代工业的各个方面都有着广泛的应用，是提高产品质量， 促进技术进步不可缺少的手段。所谓无损检测是指在不损伤和破坏材料、产品、 结构的情况下，对它们的性质、机械性能及内部结构进行评价的一种检测方法。
其一般原理是:把一定的物理能量加到被检物质上，然后使用特定的检测装置来 检测这种物理能量的穿透、吸收、散射、反射、泄漏、渗透等参数的变化，来 检测被检物质的异常性质。传统的无损检测可分为射线检测(RT)、磁粉检测 (MT)、涡流检测(ET)、渗透检测(PT)、超声检测(UT)五种。各种技 术都有其特殊的优点和不足之处，其应用范围各有一定限制。随着激光、红外、 微波技术在无损检测领域的逐步融入，无损检测技术得到了进一步的发展和应 用，原有的常规无损检测技术正在被赋予新的技术内涵，激光全息干涉、激光 散斑、激光超声、红外、激光轮廓测量、微波等众多的无损检测新方法、新技 术也有很好的发展态势，并正逐步进入工业应用阶段。
其中，运用新方法的各种成像技术是材料缺陷和均匀性检测的无损检测新 技术，有纯光学的干涉仪成像技术、激光全息成像技术、红外热像技术、超声 成像技术、光声成像技术、光声热波成像技术、超声红外热像技术等。其可靠 性，分辨率，灵敏度，检测速度等各不相同。其中，很多成像技术都是扫描成 像，检测速度低。
发明内容
本发明所要解决的问题是如何提供一种利用光声干涉成像进行无损检测方 法，成像不用扫描，所成像既能反映材料表面的缺陷和均勻性，又能反映材料表 面的光致声波，是材料表面无损检测和光致声波研究的一种新技术。
3本发明所提出的技术问题是这样解决的提供一种利用光声干涉成像进行 无损检测的方法，所用器件包括泵浦激光器1、透镜2、检测激光器4、分光镜 5、第一全反镜6、第一光束整形器7、白屏8、第二光束整形器9和第二全反镜 10,其特征在于，泵浦激光器1发射泵浦激光经透镜2聚焦后照射在被;险测材 料3上，在被检测材料3的表面激发出声波，声波以泵浦激光的照射点为中心 呈环状向边缘传播；检测激光器4发出激光经分光镜5分成两路光，其中一路 光为检测光经第一全反镜6反射后，再经光束整形器7后成为扩束的准直光并 斜入射到被检测材料3的表面，使其反射光照射在白屏8上，反射光的等相面 将不是原来的平面，而是与声波的形状相同；检测激光器4发出激光经分光镜5 后的另一路光为参考光，经光束整形器9后成为扩束的准直光，再经第二全反 镜10后照射在白屏8上；参考光与检测光的反射光之间存在光程差，在白屏8 上形成干涉并成像。如果材料表面有缺陷或是非均匀材料，那么将产生非均匀 的光致声波，由此产生的光声干涉条紋也会不同，4全测所成的光声干涉条紋就 能反映被检测材料3的表面的缺陷、均匀性和材料表面的光致声波。
本发明的有益效果结合了光学相干成像技术和光声成像:汰术，提出了一种 新型光声干涉成像技术，成像能克服光声成像技术扫描所引起的检测时间长的缺 点，成像不用扫描，能快速成像，可靠性强，分辨率高，灵敏度高，检测速度快。 所成像既能反映材料表面的缺陷和均匀性，又能反映材料表面的光致声波，是材 料表面无损检测和光致声波研究的一种新技术。
图1是本发明的工作示意图。
其中，1、泵浦激光器，2、透镜，3、被检测材料，4、检测激光器，5、分 光镜，6、第一全反镜，7、第一光束整形器，8、白屏，9、第二光束整形器， 10、第二全反镜。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述
如图1所示，泵浦激光器1发射泵浦激光经透4免2聚焦后照射在#皮才全测材料3上，在被卩险测材料3的表面激发出声波，声波以泵浦激光的照射点为中心 呈环状向边缘传播；检测激光器4发出激光经分光镜5分成两路光，其中一路 光为检测光经第一全反镜6反射后，再经光束整形器7后成为扩束的准直光并 斜入射到被检测材料3的表面，使其反射光照射在白屏8上；检测激光器4发 出激光经分光镜5后的另一if各光为参考光，经光束整形器9后成为扩束的准直 光，再经第二全反镜10后照射在白屏8上；由于被检测材料3的表面有弹性波 传播，该反射光的等相面将不是原来的平面，而是与声波的形状相同，因此反 射光与参考光之间存在光程差，参考光与^r测光的反射光在白屏8上形成干涉 并成像，检测所成的光声干涉条紋就能反映被检测材料3的表面的缺陷、均匀 性和材料表面的光致声波。
基本原理 一束泵浦点光源照射待测材料表面，由于光声效应在材料表面 户生光致声波，以点光源的照射点为中心呈环状向边缘传播。.将一束检测光扩 耒后斜入射到材料表面，由于材料表面有弹性波传播，反射光的等相面将不是 原来的平面，而是与声波的形状相同，因此反射光与参考光之间存在光程差， 产生干涉。此时在光线干涉处放置一个大的CCD探测阵列或用白屏接受条紋成 像，就可以得到与等相位面相对应的光声干涉条紋像。如果材料表面有缺陷或 是非均匀材料，那么将产生非均匀的光致声波，由此产生的光声干涉条紋也会 不同，可以通过这一原理来检测材料表面缺陷和均匀性。
权利要求
1、一种利用光声干涉成像进行无损检测的方法，所用器件包括泵浦激光器(1)、透镜(2)、检测激光器(4)、分光镜(5)、第一全反镜(6)、第一光束整形器(7)、白屏(8)、第二光束整形器(9)和第二全反镜(10)，其特征在于，泵浦激光器(1)发射泵浦激光经透镜(2)聚焦后照射在被检测材料(3)上，在被检测材料(3)的表面激发出声波，声波以泵浦激光的照射点为中心呈环状向边缘传播；检测激光器(4)发出激光经分光镜(5)分成两路光，其中一路光为检测光经第一全反镜(6)反射后，再经光束整形器(7)后成为扩束的准直光并斜入射到被检测材料(3)的表面，使其反射光照射在白屏(8)上，反射光的等相面将不是原来的平面，而是与声波的形状相同；检测激光器(4)发出激光经分光镜(5)后的另一路光为参考光，经光束整形器(9)后成为扩束的准直光，再经第二全反镜(10)后照射在白屏(8)上；参考光与检测光的反射光之间存在光程差，在白屏(8)上形成干涉并成像；如果材料表面有缺陷或是非均匀材料，那么将产生非均匀的光致声波，由此产生的光声干涉条纹也会不同，检测所成的光声干涉条纹就能反映被检测材料(3)的表面的缺陷、均匀性和材料表面的光致声波。
全文摘要
本发明公开了一种利用光声干涉成像进行无损检测的方法，所用器件包括泵浦激光器1、透镜2、检测激光器4、分光镜5、第一全反镜6、第一光束整形器7、白屏8、第二光束整形器9和第二全反镜10。利用该方法成像不用扫描，所成像既能反映材料表面的缺陷和均匀性，又能反映材料表面的光致声波，是材料表面无损检测和光致声波研究的一种新技术。
文档编号G01N21/17GK101526483SQ20091005891
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者鹰 周, 张希仁, 王亚非, 王占平, 赵斌兴, 高椿明 申请人:电子科技大学