[发明专利]一种利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法及系统

权利要求书

1.一种利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、通过振镜扫描系统将激光作用于待测工件上；

S20、计算得到激光激发的超声表面波在待测工件表面的波速；

S30、计算超声表面波的入射信号到达时间和经过缺陷之后的反射信号到达时间；

S40、根据所述超声表面波在待测工件表面的波速、入射信号到达时间和经过缺陷之后的反射信号到达时间计算得到缺陷的水平位置以及缺陷截面边界的周长。

2.根据权利要求1所述的利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括：

通过设置两个位置参考点，采集两个位置参考点水平位差ΔL以及首波信号到达时差ΔT得到激光激发的超声表面波波速v_R；其中，v_R＝ΔL/ΔT。

3.根据权利要求1所述的利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S40具体包括：

根据以下公式计算缺陷的水平位置d以及缺陷截面边界的周长p；

p＝(t_r2-t_r1)·v_R

其中，v_R为激光激发的超声表面波波速，t_i为超声表面波入射信号到达压电传感器的时间，t_r1和t_r2分别为第一反射波信号R₁和第二反射波信号R₂到达压电传感器的时间，d₀是压电传感器前端距离其实际接收点的距离。

4.一种利用激光超声检测金属亚表面缺陷的系统，其特征在于，包括：

光纤激光器，用于产生激光；

振镜扫描系统，用于将激光作用于待测工件上；

压电传感器，设于待测工件上方；

计算机，与所述压电传感器连接，所述计算机包括数据接收模块和数据处理模块，所述数据接收模块用于接收压电传感器采集的信号，所述数据处理模块用于根据所述信号计算得到激光激发的超声表面波在待测工件表面的波速、超声表面波的入射信号到达时间和经过缺陷之后的反射信号到达时间，并计算得到缺陷的水平位置以及缺陷截面边界的周长。

5.根据权利要求4所述的利用激光超声检测金属亚表面缺陷的系统，其特征在于，所述压电传感器采集的信号包括两个位置参考点水平位差、首波信号到达时差、入射信号和经过缺陷之后的反射信号。

6.根据权利要求5所述的利用激光超声检测金属亚表面缺陷的系统，其特征在于，所述数据处理模块根据以下公式得到激光激发的超声表面波波速v_R；

v_R＝ΔL/ΔT

其中，ΔL为两个位置参考点水平位差，ΔT为首波信号到达时差。

7.根据权利要求5所述的利用激光超声检测金属亚表面缺陷的系统，其特征在于，所述数据处理模块根据以下公式计算缺陷的水平位置d以及缺陷截面边界的周长p；

p＝(t_r2-t_r1)·v_R

其中，v_R为激光激发的超声表面波波速，t_i为超声表面波入射信号到达压电传感器的时间，t_r1和t_r2分别为第一反射波信号R₁和第二反射波信号R₂到达压电传感器的时间，d₀是压电传感器前端距离其实际接收点的距离。

8.根据权利要求4所述的利用激光超声检测金属亚表面缺陷的系统，其特征在于，还包括信号放大器、A/D高速数据转换器、FIFO高速数据流缓存器、激光控制器，所述计算机还包括控制模块，所述控制模块通过所述激光控制器控制所述光纤激光器，所述控制模块还用于控制所述A/D高速数据转换器和FIFO高速数据流缓存器进行数据采集存储。