[发明专利]一种光偏转法激光超声无损检测设备及方法

权利要求书

1.一种光偏转法激光超声无损检测设备，其特征在于，包括：

分束器件(2)，包括：分束棱镜(210)和反光镜(220)，分束棱镜(210)布置在激光器(1)的出射端，分束棱镜(210)具有两个出射端，反光镜(220)布置在分束棱镜(210)的其中一个出射端；

振镜(3)，其布置在分束棱镜(210)的另一个出射端；

光开关(12)，其布置在分束棱镜(210)的出射端与振镜(3)的入射端之间，通过光开关(12)控制出光为点间隔出光，出光时间按照振镜(3)扫描的频率同步，通过光开关(12)的光出射到达振镜(3)上；

能量衰减器件(4)，其布置在反光镜(220)的反射端；

第一正透镜(5)，其布置在能量衰减器件(4)的出射端；

第二正透镜(6)，其与第一正透镜(5)同侧布置；

工件上的探测点在第一正透镜(5)和第二正透镜(6)的焦平面上；

第三正透镜(7)，其布置在第二正透镜(6)的出射端；

遮光器件(8)，其布置在第二正透镜(6)与第三正透镜(7)之间，并用以部分遮挡从第二正透镜(6)射向第三正透镜(7)的光束；

光电二极管(9)，其布置在第三正透镜(7)的出射端，且处在第三正透镜(7)的焦平面上；

信号处理端(10)，其分别与激光器(1)、振镜(3)和光电二极管(9)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种光偏转法激光超声无损检测设备，其特征在于：

还包括扩束镜(11)，其布置在能量衰减器件(4)的出射端与第一正透镜(5)的入射端之间。

3.根据权利要求2所述的一种光偏转法激光超声无损检测设备，其特征在于：所述扩束镜(11)的倍数为4～10倍。

4.根据权利要求1所述的一种光偏转法激光超声无损检测设备，其特征在于：所述能量衰减器件(4)为衰减片。

5.根据权利要求1所述的一种光偏转法激光超声无损检测设备，其特征在于：所述激光器(1)采用高能量连续激光器，发射波段为532nm、1064nm的脉冲激光。

6.根据权利要求5所述的一种光偏转法激光超声无损检测设备，其特征在于：所述激光器(1)所发射脉冲激光的能量密度大于500uJ/cm²。

7.一种光偏转法激光超声无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、激光器(1)发射脉冲激光，并通过分束棱镜(210)分为两束；

S200、由分束棱镜(210)所分的一束脉冲激光发射至光开关(12)，并通过光开关(12)控制出光为点间隔出光，出光时间按照振镜(3)扫描的频率同步，通过光开关(12)的光出射到达振镜(3)上，并在振镜(3)的作用下于工件上形成面阵扫描；

S300、由分束棱镜(210)所分的另一束脉冲激光经反光镜(220)改变方向，通过扩束镜(11)扩束后变为一束直径为D的激光光束，并被焦距为F1的第一正透镜(5)聚焦至工件上，受声扰动的工件表面上有因连续波引起的波纹，或因脉冲波影响而引起的局部倾斜；

当入射于表面的探测光斑的尺寸比待探测的最短声波波长小时，由声扰动导致的表面倾斜会使反射光偏转，偏转的反射光束携带着声脉冲的信息，通过焦距为F2的第二正透镜(6)后变为平行光，出射光一半被遮光器件(8)挡住，另一半被焦距为F3的第三正透镜(7)聚焦至光电二极管(9)上进行测定；

当脉冲激光在工件表面激发瑞利波,激发的瑞利波沿表面传播到达探测点时,引起表面发生微小形变,假定表面形变的倾斜角为θ,则反射光束相对于原反射光束偏离2θ,将影响进入光电二极管(9)的光强度,光强变化信号转变为电信号,并由信号处理端(10)进行记录、分析。