光外差超声无损探伤系统的实验设计和信号处理

对光外差超声无损探伤实验系统的结构、原理进行了说明。分析了系统参数设计中信号光与本振光的光程差、探测器的相对位置和聚焦透镜的焦距这三个要素对外差效率的重要影响, 根据理论计算所设计的光外差超声无损探伤系统,外差效率可达0．965。该系统用于由脉冲激励超声工件的内部探伤,观察到距离1555 mm处钢管微小裂缝的超声反射信号。对零差信号利用三角函数拟合和最小二乘法进行数学处理,可测得裂缝处相对探测点的距离,相对误差为 0．19％,可以达到对金属管道远程无损探伤的要求。

光外差测量在无损探伤中的相位匹配

在光外差测量中,信号光与本振光的光程差、探测器的相对位置、探测器光敏面相对于激光光斑的大小和聚焦透镜的焦距,对系统的外差效率都有重要影响。针对光学外差无损探伤应用,计算分析了这4个因素对外差效率的影响。对外差效率的数值计算表明:系统外差效率随着光程差的增大而降低,探测器位置不同,此下降趋势不同;探测器相对位置和探测器光敏面大小则具有最佳值;聚焦透镜对外差效率有很大的影响,其焦距只能在一个很窄的范围内选择,被测目标物体与测量系统中透镜的距离越近,此选择范围越窄。根据理论计算所设计的超声外差探伤系统,外差效率可达0.965。系统用于由脉冲激励超声工件的内部探伤,观察到距离1555 mm处钢管微小裂缝的超声反射信号。