一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置的制作方法

1.本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置。


背景技术：

2.激光超声无损探伤是一种新型无损检测技术，原理是激光打在工件上产生宽带超声波，并通过一系列探测超声波的手段来进行信号检测，再由软件进行成像。在检测曲面工件时，由于激光经过双轴振镜后角度偏转较大的原因，导致激光打在曲面不同位置上时产生的超声能量区别较大(激光垂直于探测面超声信号能量较强，激光和探测面角度大超声能量较低)，往往在曲面处造成激光能量不足导致探测曲面工件时产生的超声波能量不均衡且在曲面变化大的地方能量过弱，最终难以成像。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置,解决现有技术的不足。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种自适应激光超声曲面工件的无损检测装置，包括沿着激光激励超声信号传播路径依次设置的激光器和双轴振镜，双轴振镜置于工件上方；
5.还包括物镜、光电探测器、压电探头、信号采集设备和pc控制单元,物镜置于工件上方，物镜上镀有与激光器相同波段增透膜，光电探测器设置于物镜的像平面处，激光器、双轴振镜光电探测器和信号采集设备均与pc控制单元电连接，压电探头与信号采集设备连接。
6.进一步：激光器的激光单脉冲能量密度为500uj/cm
2-5mj/cm2。
7.进一步：激光器的激光频率为1hz-100khz。
8.进一步：激光器的激光脉宽大于2ns。
9.进一步：激光器、光电探测器、信号采集设备均与pc控制单元通过5v同步信号连接。
10.一种自适应激光超声曲面工件的无损检测方法，无损检测方法包括如下步骤：
11.第一步，激光器发出的激光经过双轴振镜偏转后打在被测工件不同位置上，产生面扫形式的点阵激光。
12.第二步，在物镜的作用下，不同角度偏转的激光经工件反射被物镜的光学系统接收后成像到光电探测器上，记录并处理不同角度偏转的激光从发出到接收所经历的时间，即可测定不同距离。
13.第三步，对工件进行标定，在不同距离打出固定功率的激光，分别测量在这些不同距离激光打在工件上产生超声波的能量大小，超声波的能量大小用信号采集设备进行显示并记录，从而得到超声波的能量大小与距离的映射关系，要使激光打在工件不同位置上的
超声波的能量大小相同时，根据超声波能量与距离的映射关系进一步可得到激光的能量大小与距离的映射关系，根据激光的能量大小与距离的映射关系即可根据检测的距离通过pc控制端控制激光器发出的激光的能量，使得激光打在工件上每个位置的超声波的能量相同。
14.第四步，将压电探头固定在工件上接收信号。
15.第五步，调节pc控制单元处理参数对接收数据分析处理。
16.本发明的有益效果是：通过激光能量与距离的映射关系，即可根据检测的距离通过pc控制单元控制激光器发出的激光能量，使得激光打在工件每个位置的超声波能量相同，以保证采集到的信号强度足以成像。
附图说明
17.图1为本发明实施例的一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置结构示意图；
18.图中：1、激光器；2、双轴振镜；3、物镜；4、光电探测器；5、压电探头；6、信号采集设备；7、pc控制单元；8、工件。
具体实施方式
19.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
20.实施例1
21.如图1所示，一种自适应激光超声曲面工件的无损检测装置，包括沿着激光激励超声信号传播路径依次设置的激光器1和双轴振镜2，双轴振镜2置于工件8上方；
22.还包括物镜3、光电探测器4、压电探头5、信号采集设备6和pc控制单元7,物镜3置于工件8上方，物镜3上镀有与激光器1相同波段增透膜，光电探测器4设置于物镜3的像平面处，激光器1、双轴振镜2光电探测器4和信号采集设备6均与pc控制单元7电连接，压电探头5与信号采集设备6连接。
23.实施例2
24.本实施例提供一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置，在实施例1的基础上，激光器1的激光单脉冲能量密度为500uj/cm
2-5mj/cm2。
25.实施例3
26.本实施例提供一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置，在实施例1-2任一实施例的基础上，激光器1的激光频率为1hz-100khz。
27.实施例4
28.本实施例提供一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置，在实施例1-3任一实施例的基础上，激光器1的激光脉宽大于2ns。
29.实施例5
30.本实施例提供一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置，在实施例1-4任一实施例的基础上，激光器1、光电探测器4、信号采集设备6均与pc控制单元通过5v同步信号连接。
31.实施例6
32.本实施例提供一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置，在实施例1-5任一实施例的基础上，pc控制单元7包括信号采集单元、信号处理单元和控制单元。
33.实施例7
34.本实施例提供一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置，在实施例1-6任一实施例的基础上，信号采集设备6为示波器或采集卡
35.一种自适应激光超声曲面工件的无损检测方法，无损检测方法包括如下步骤：
36.第一步，激光器1发出的激光经过双轴振镜2偏转后打在被测工件8不同位置上，产生面扫形式的点阵激光。
37.第二步，在物镜3的作用下，不同角度偏转的激光经工件8反射被物镜3的光学系统接收后成像到光电探测器4上，记录并处理不同角度偏转的激光从发出到接收所经历的时间，即可测定不同距离。
38.第三步，对工件8进行标定，在不同距离打出固定功率的激光，分别测量在这些不同距离激光打在工件8上产生超声波的能量大小，超声波的能量大小用信号采集设备6进行显示并记录，从而得到超声波的能量大小与距离的映射关系，要使激光打在工件8不同位置上的超声波的能量大小相同时，根据超声波的能量与距离的映射关系进一步可得到激光的能量大小与距离的映射关系，根据激光的能量大小与距离的映射关系即可根据检测的距离通过pc控制端7控制激光器1发出的激光的能量，使得激光打在工件8上每个位置的超声波的能量相同。
39.第四步，将压电探头5固定在工件8上接收信号。
40.第五步，调节pc控制单元7处理参数对接收数据分析处理。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。