完全使用激光生成和检测超声波

激光超声波是一种非接触、非破坏性的评估方法,它结合了超声波技术 (UT) 的准确性和光学系统的灵活性。

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什么是激光超声波技术?

在激光超声波中,被称为生成激光的短激光脉冲被目标材料表面上的一小块区域吸收。吸收的光能在材料内触发高频声波脉冲,称为超声波探测脉冲。

同时,第二个激光,称为检测激光,瞄准超声波除外的地方。来自该区域的检测激光的反射被小心收集起来用于分析。

由超声波引起的表面运动随之被编码在反向散射光中。使用光学干涉过程,从收集的光中提取表面运动,产生与传统超声波技术相同的信号,但与目标没有任何接触。然后直接在激光超声波波形上使用超声波波形分析方法来检测缺陷、表征材料或获得尺寸测量值。激光超声波可用于传统超声波技术以前无法实现的环境,从而扩大了超声波技术的应用范围。

步骤一

激光产生的超声波

激光产生的超声波的基础是在小体积材料内传输大量能量,传输速度足够快,以至于该材料没有时间正确反应或耗散该能量。对存储能量的反应会导致机械爆炸,从而在材料本身中发射声波。

能量需要非常快速地沉积才能达到这样的条件。这就是为什么使用非常短时间的激光脉冲,从纳秒到飞秒激光,具体取决于应用。市场上最常用的激光器是基于玻璃的固态光量开关源,脉冲在 1 到 10 纳秒之间,能量范围从几毫焦耳到几焦耳。

步骤二

激光编码

检测超声波,无论是否基于激光,都是为了检测由超声波回声引起的微小表面位移。

在激光超声波技术中,这些微小的移动是由第二个激光器聚焦在预期的超声波回声的地方测量的。由于众所周知的多普勒效应,来自纳米级运动表面的后向散射光将带有一个与表面速度成正比的频率变化。 然后,表面位移被编码在从目标收集的光中。

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步骤三

激光解码

从被检材料中收集的编码光然后通过光纤被输送到一个激光干涉仪。干涉仪作为一个解调器,将光的频率调制转换为电的振幅调制,就像汽车收音机对模拟调频收音机频道所做的一样。

在 Tecnar,我们用于激光超声波检测的干涉仪是基于光电折射晶体的全息技术。这种装置具有坚固、免维护和对超声波内容敏感的优点。

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步骤四

信号处理

一旦超声波被数字化到计算机中,软件就会分析信号以确定应用程序所需的特定特性。该特性被附加到被测部件的某个位置。

特征可以是几何上的,如一个零件的整体厚度。它也可以是关于使用合成孔径聚焦技术 (SAFT) 等高级处理来寻找给定体积内的孔隙。它还可以是测量频域中的变化,如晶粒结构引起的频率相关衰减。Tecnar 的软件旨在执行所有这些不同的处理方法。

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