[发明专利]一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统

说明书

本发明提供一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，具体涉及激光超声无损检领域，激励光导入至光纤准直器中，光纤准直器对光束发散角进行修正得到一束平行光，再通过分束镜将平行光分为两束；平行光可经过凹透镜与第一凸透镜组成的扩束镜对光斑进行扩束，再通过电控马达控制的第二凸透镜，通过出光窗口在待检测的工件上聚焦形成点光斑，点光斑被散射后依次经过第二凸透镜、第一凸透镜、凹透镜再被分束镜反射经过套筒透镜，并被安装在套筒透镜上的高速CCD相机捕捉成像；坐标跟踪摄像头可将更新的聚焦光斑位置传送至控制与信号处理模块；最终通过高性能电脑将捕获的数据重构获得测试结果。本发明可提高检测效率，检测更加人性化。

技术领域

本发明属于激光超声无损检领域，具体涉及一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统。

背景技术

无损检测技术(NDT)指在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件表面及内部结构、性质、状态等性能参数进行检测和测试的方法。目前常规的检测方法主要包括：1、目视法。2、断裂疲劳拉伸试验。3、X 射线检测以及4、超声检测这四类方法。

目视法虽然是指人工观察工件表面的缺陷裂纹情况，该方法虽然可以看到表面一些较大(相对于激光超声而言)的裂纹，但是无法获取工件内部的缺陷。而且获取的信息也比较单一，无法对工件的应力应变等物理特性进行预判。断裂疲劳拉伸试验顾名思义是一种破坏性实验，对于一些“贵重”的工件，无法满足无损的要求。X射线检测虽然可以看到工件内部的一些裂纹情况，但其达不到激光超声的检测精度，对于一些微小的裂纹孔洞不敏感。与此同时，X射线具有一定的辐射性，难以实现在线集成。超声法是目前无损检测的主流方法，其基本思想是通过超声发射超声接收。当超声波在异性介质间传播时产生反射，透射，散射等现象，人们对超声波与物质相互作用后的信号进行分析处理，最终提取出缺陷的相关特征。超声波检测具有可以检测不同种类材料的缺陷，对缺陷的深度容忍度高，可以准确定位缺陷的位置，检测灵敏度高，且该技术使用方便，检测速度快，对人体无害，便于在故障场地实施等特点。然而该技术为接触式检测，无法在一些极端条件下应用(比如，高温，高压，有毒等恶劣环境)。

激光超声作为一种非接触式的无损检测技术越来越受到人们关注，其基本思路是通过脉冲激光激励产生超声信号再通过测振仪或换能器来接收超声信号，该方法不必接触试件表面即可实现对被测工件进行大面积地、快速地扫描检测，其检测的信号无论在时间上还是在空间上都具有很高的分辨率。但该方法都需要额外的配置一套扫描振镜系统，而且扫描路径比较单一，此外若对于一些复杂工件，扫描一侧后如果再想扫描其它面就不得不将工件翻转，平移等，这样一来扫描效率会大大降低，而且整个实验环境 (定位，设备的稳定性等)也会有微小的变化。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，该系统除了能够对在高温高压等环境中的工件进行实时在线监测，而且由于其手持式激光探头的便捷性，可大大提高检测效率，更加人性化。

本发明提供了如下的技术方案：

一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，包括激光超声无损检测探头、纳秒脉冲激光器、高速信号采集卡、光电探测器、光纤耦合器、上位机软件、多模光纤、坐标跟踪摄像头和测振仪；

激光超声无损检测探头包括壳体、以及集成在壳体里的可变焦长焦距组合透镜、光电探测器、分束镜、电控马达、高速CCD相机、光纤准直器、双凸透镜、套筒透镜、丝杠；可变焦长焦距组合透镜包括凹透镜、第一凸透镜和第二凸透镜；

其光电探测器和高速CCD相机位于分束镜两侧，且光电探测器和分束镜之间设有双凸透镜，高速CCD相机和分束镜之间设有套筒透镜；分束镜的两端分别设有光纤准直器和依次设置的凹透镜、第一凸透镜和第二凸透镜；第二凸透镜的外侧在壳体上设有出光窗口；