激光超声无损检测系统中的光电设计

• 作 者: 曹飞
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 无损检测 激光超声 零差 放大 解调

无损检测由于具有对材料的物理性质和使用性能不产生损害的优点,广泛应用于材料检测领域。随着精加工技术和航天科技在我国的不断发展,各种新型材料得到了广泛的应用,由于这些新材料在加工和应用过程中的复杂性导致了它们出现了各种缺陷,而这些缺陷会严重影响材料的性能和使用安全,因此对于材料进行高精度无损检测的要求进一步的提高了。鉴于此目的,对无损检测原理进行了研究,并设计了一种激光超声无损检测系统。激光超声无损检测技术是20世纪末才发展起来的一种新型技术,它主要利用激光干涉技术,实现对物品损伤的精确定位。激光超声无损检测系统主要包括光信号探测、信号放大、信号解调以及后续的信号处理等几个部分。本文根据激光零差干涉原理,完成了系统光路设计、光信号放大电路设计以及信号解调电路设计等工作。第一章,对课题的研究背景、应用情况、国内外发展情况以及论文内容进行了介绍。第二章,对目前常用的两种激光超声检测系统-共焦法布里帕罗干涉检测系统和激光外差干涉检测系统进行了比较,并对设计的系统光路以及超声的激励方式和要求进行了详细的阐述和分析。第三章,对光信号前置放大电路的设计原理和方案进行了详尽的分析并对由此产生的噪声进行了理论计算。第四章,对几种信号解调方式进行了比较,并对系统采用信号解调电路的设计原理和方案进行了详尽的分析。第五章,对系统进行了相应的探伤实验,通过实验获得超声信号波形,并对系统的探测误差进行了计算。第六章,对整个阶段的理论研究、实验结果进行了总结。激光超声无损检测技术虽然已经实现了20多年,但是,激光超声检测系统由于成本高,安全性较差,仍处于发展阶段。而且目前所研制的激光超声无损检测系统基本上采用外差干涉的方式,而零差干涉方式国内尚未见到有相关报道,这属于论文的主要创新点。