[发明专利]一种激光阵列对生成超声快速控制的无损检测系统及无损检测方法

说明书

本发明公开了一种激光阵列对生成超声快速控制的无损检测系统及无损检测方法，系统包括激光发生器、激光传输装置、超声波检测装置、多通道模数转换设备和控制器，激光发生器发出的激光经过激光传输装置照射到待测样品表面，在热弹机制下产生超声波，在待测样品中传播的超声波由超声波检测装置检测，并将待测样品的信息经多通道模数转换设备传输到控制器，对被检初始特征信息进行分析，并反馈调整转换激光传输装置，实现待测样品中被检特征的精确测量。本发明根据探测到的被检特征信息，快速调节超声波在定点和(或)定向的强度，大幅度提高激光超声无损检测系统的信噪比和检测能力，提升被检特征精确检测的效率。

技术领域

本发明属于无损检测领域，特别是涉及一种激光阵列对生成超声快速控制的无损检测系统及无损检测方法。

背景技术

在目前的无损检测领域内，超声检测是最为重要的方法之一，广泛应用于各类重要设备结构的安全检测中。结构中超声波的激发方式可分为压电超声法、电磁超声法和激光超声法。其中压电超声需要探头与被测试件接触且需要使用液体耦合剂，电磁超声虽然不需要与被测试件接触但间隔距离很小；而激光超声由于使用激光激励和检测超声波，具有远距离、非接触以及高分辨率等优点，目前在无损检测等工业领域正受到越来越多的重视。

然而热弹机制下单点激光在结构中所激发的超声波体波(纵波和横波)较弱，系统的信噪比较低，不利于对结构内部被检特征的检测，因而很有必要通过相控阵列激光激发等方法来增强所超声波强度以实现内部被检特征的检测。但是目前存在的阵列激光方法多是通过单个光纤阵列对超声波进行定向增强，其系统对超声波的波束控制能力过于单一，无法根据样品被检特征快速调节超声波，在实际探测过程中，探测精度会受到一定程度限制。

发明内容

发明目的：为解决上述已有的应用和技术中出现的问题，提供了一种激光阵列对生成超声快速控制的无损检测系统及无损检测方法，根据探测到的被检特征信息，快速调节超声波在定点和定向的强度，大幅度提高激光超声无损检测系统的信噪比和检测能力，提升被检特征精确检测的效率。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种激光阵列对生成超声快速控制的无损检测系统，包括激光发生器、激光传输装置、超声波检测装置、多通道模数转换设备和控制器，激光发生器发出的激光经过激光传输装置照射到待测样品表面，在热弹机制下产生超声波，在待测样品中传播的超声波由超声波检测装置检测，并将待测样品的信息经多通道模数转换设备传输到控制器，对被检初始特征信息进行分析，并反馈调整转换激光传输装置，实现待测样品中被检特征的精确测量。

可选的，激光传输装置包括凸透镜、光纤耦合器的转换装置、光纤耦合器阵列、光纤阵列和聚焦透镜阵列，光纤耦合器阵列安装在光纤耦合器的转换装置上，其包括至少两个光纤耦合器；光纤阵列至少两个，聚焦透镜阵列包括至少两个聚焦透镜；且光纤耦合器、光纤阵列和聚焦透镜一一对应，激光发生器发出的激光经过凸透镜聚焦到光纤耦合器上，然后经光纤阵列传输后再经聚焦透镜照射在待测样品表面。

可选的，光纤耦合器的转换装置是一种±180°同轴转动的转换器装置，其每次转动的角度根据所安装的光纤耦合器的具体数量而定，若有n个光纤耦合器，则每次转动的角度为2π的整数倍，且光纤耦合器的转换装置连接控制器自动转换或者手动进行转换。

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可选的，每个光纤耦合器所连接的光纤阵列的光纤个数和距离以及光纤的长度搭配相同或者不同。

可选的，无损检测系统还包括电控位移台和第一步进电机，待测样品放置在电控位移台上，第一步进电机与控制器连接，控制器控制第一步进电机转动，进一步通过控制电控位移台来控制待测样品移动。