全息無損檢測

1、全息照相無損檢測全息照相無損檢測，就是對物體變形前后的兩種狀態(tài)的波前進(jìn)行比較，根據(jù)建像時(shí)物體的表面（或像面）形成的一組干涉條紋來判定缺陷的位置及大小。一般的，先拍一張待測物體的全息像，然后通過一定的加載方式（如熱載、力載、激載和真空減壓等）使物體產(chǎn)生一個(gè)相對于第一個(gè)狀態(tài)的微差變形。然后在同一張底片上進(jìn)行第二次曝光，兩次全息像疊加的結(jié)果則產(chǎn)生一組干涉條紋。當(dāng)待測物體完好無損時(shí)，干涉條紋呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，如間距大致相等的平行條紋（或一組同心圓環(huán)）。這種條紋是由于待測物體均勻變形引起的。但如果待測物體內(nèi)部有缺陷，則在對應(yīng)的物體表面變形量與其它完好的部位變形量不同，反映在干涉條紋的形狀上，不再是平行

2、條紋（或同心圓環(huán)），而在條紋上出現(xiàn)凸起，稱之為特征條紋。實(shí)驗(yàn)證明，這種特征條紋所在的位置及覆蓋的面積大致代表待測物體內(nèi)部的缺陷的位置及大小。 全息無損檢測關(guān)鍵的地方就是采取什么樣的方法，把物體內(nèi)部缺陷反映到物體表面上來。不同形狀結(jié)構(gòu)的物體適用的方法也不同，有的幾種方法都適合，有的就不行?？傊?，對不同的物質(zhì)采取不同的方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握熱應(yīng)力法測缺陷；2. 掌握時(shí)間平均法測振形；3. 掌握加力法測缺陷；4. 基本了解壓差法測缺陷。實(shí)驗(yàn)原理1.熱應(yīng)力法測蜂窩板的缺陷 全息照相無損檢測實(shí)際是對物體變形前后的兩種狀態(tài)的波前進(jìn)行比較。先在干版上拍一張待測物體靜止的全息圖，然后通過加熱使物體產(chǎn)生一個(gè)相

3、對于第一個(gè)物體的微差變形，然后在同一張底片上進(jìn)行第二次曝光，兩次全息圖疊加的結(jié)果產(chǎn)生一組干涉條紋。當(dāng)待測物體完好無損時(shí)，干涉條紋呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，如間距大致相等的平行條紋（或一組同心圓環(huán)）。當(dāng)待測物體內(nèi)部有缺陷時(shí)，由于物體內(nèi)傳熱的差別，導(dǎo)致物體對應(yīng)的變形量不同，反映在干涉條紋的走向上不是平行（或同心圓）條紋。把這些條紋稱之為特征條紋，這種特征條紋所在的位置及覆蓋面積大致代表了待測物體內(nèi)部缺陷的位置及大小。2.時(shí)間平均法測蜂鳴器的振形 對一個(gè)周期振動的物體，做連續(xù)不間斷地全息記錄，即在一定的曝光時(shí)間內(nèi)，物體位置不斷的發(fā)生變化，記錄在干版上有無數(shù)張全息圖。可以看成是無數(shù)個(gè)不同位置物體的全息圖的疊

4、加。每一張全息圖對應(yīng)物體的一個(gè)位置，當(dāng)再現(xiàn)時(shí)，每一張全息圖再現(xiàn)出一個(gè)像的光波，這些光波互相錯開，產(chǎn)生干涉效應(yīng)。當(dāng)物體振動的時(shí)候，在其表面上可以產(chǎn)生振動的駐波。因此，在波節(jié)附近物體的位移很小，振幅也小，在節(jié)點(diǎn)的位置物體不動。而在波腹的地方物體位移很大，振幅也大，實(shí)際物體在做簡諧振動，在靠近它的兩個(gè)最大位移位置，速度為零，作用較長的時(shí)間，所以在整個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)累積的結(jié)果這兩個(gè)運(yùn)動狀態(tài)占據(jù)優(yōu)勢。再現(xiàn)時(shí)，這種時(shí)間平均全息圖顯示出兩個(gè)極端位置之間物體位移的輪廓線（節(jié)點(diǎn)和節(jié)線）。這樣的全息圖實(shí)際是記錄了由振動物體散射到全息底片上的光波的時(shí)間平均的復(fù)振幅。因此稱之為“時(shí)間平均全息圖”。它記錄的是物體振動的模式

5、。3.加力法測蜂窩板的缺陷加力法測量，實(shí)際是對待測物體的兩種狀態(tài)的波前進(jìn)行比較。先在干版上拍一張待測物體靜止的全息圖（或加力后變形的全息圖），然后通過加力（或把力去掉物體靜止）的全息圖，使物體產(chǎn)生一個(gè)相對于第一個(gè)物體的微差變形。然后在同一張底片上進(jìn)行第二次曝光。兩次全息圖的疊加結(jié)果產(chǎn)生一組干涉條紋。當(dāng)待測物體內(nèi)部完好無損時(shí)，干涉條紋呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，如間距大致相等的平行條紋（或一組同心圓環(huán)）。當(dāng)待測物體內(nèi)部有缺陷時(shí)，由于物體內(nèi)張力的差別導(dǎo)致物體對應(yīng)的變形量不同，反映在干涉條紋的走向上不是平行（或同心圓）條紋。把這些條紋稱之為特征條紋，這種特征條紋所在的位置及覆蓋面積大致代表了待測物體內(nèi)部缺陷

6、的位置及大小。4.采用壓差法測量蜂窩板、橡膠輪胎和固體燃料的缺陷對于非金屬或金屬與非金屬物質(zhì)的膠結(jié)，或易燃物質(zhì)，采用“壓差法”比較合適。將待測物體放在真空室內(nèi)，對真空室抽氣，室內(nèi)氣壓發(fā)生變化。由于氣壓變化待測物發(fā)生變形。先在第一種壓強(qiáng)狀態(tài)下給物體曝光一次，記錄的是待測物體在此壓強(qiáng)下的物體表面光波。當(dāng)給物體減壓（或增壓），由于壓強(qiáng)變化，物體產(chǎn)生一定的變形。如果待測物無缺陷，變形是均勻的，與第一個(gè)狀態(tài)下的光波發(fā)生干涉，干涉條紋是均勻的，或是間距大致相等的平行條紋，或是同心圓。當(dāng)待測物有缺陷時(shí)，在有缺陷的區(qū)域通過壓力產(chǎn)生的變化與無缺陷區(qū)域通過壓力產(chǎn)生的變化不一樣，得到的干涉條紋也不同，即特征條紋。特

7、征條紋所在的位置及覆蓋面積大致代表了待測物體內(nèi)部缺陷的位置及大小。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、 熱應(yīng)力法測蜂窩板的缺陷 圖一 熱應(yīng)力檢測蜂窩板光路圖LHe-Ne激光器 K曝光定時(shí)器 BS分束器M1、M2、M3、M4平面反射鏡 L1、L2擴(kuò)束鏡O蜂窩板 D電爐1按圖一設(shè)置光路，分光比1:1左右，夾角2040º，光程差近似相等。2曝光時(shí)間，實(shí)時(shí)法，曝光2秒，40mW激光器，顯影一分鐘，原地顯影，水洗、定影、水洗、漂白、水洗、晾干。此時(shí)打開激光器（原光路不動），眼睛通過全息圖看物體，在物體上可能有12條條紋在閃動（該條紋是干版經(jīng)過沖洗后晾干，乳劑未回到原來位置造成的），用條紋調(diào)制法，輕輕地?cái)Q動物光中擴(kuò)束鏡

8、的螺釘，條紋可以調(diào)得比較清晰，或呈平行條紋或呈同心條紋。3給電爐加熱約150s，監(jiān)視條紋，停止加熱后，大約100150s，條紋缺陷反映比較明顯，在有缺陷的地方，條紋出現(xiàn)異常；無缺陷的地方，條紋始終是規(guī)則的。4如果采用二次曝光的方法，即第一次在物體靜止時(shí)曝光一次，曝光時(shí)間2秒鐘，然后接通電爐，給物體加熱150s，停止加熱后100150s，第二次曝光，曝光時(shí)間2秒。5第二次曝光后，取下干版進(jìn)行顯影、水洗、定影、水洗、晾干，還可以進(jìn)行漂白、水洗、晾干。6將晾干后的全息圖用原參考光照明（或一束擴(kuò)束光照射全息圖），在原來放物體的位置，物體上有干涉條紋，無缺陷的地方條紋均勻，有缺陷的地方條紋異常。 二、

9、時(shí)間平均法測蜂鳴器的振形圖二 熱應(yīng)力檢測蜂窩板光路圖LHe-Ne激光器 K曝光定時(shí)器 BS分束器M1、M2、M3、M4平面反射鏡 L1、L2擴(kuò)束鏡K1開光 H干版 O物體（蜂鳴器）1按圖二設(shè)置光路。將所有有用的光具座與激光器調(diào)成等高。讓物光與參考光光程差接近于零。物光與參考光光強(qiáng)比為1:1左右，夾角2040º。2裝上干板，穩(wěn)定2分鐘（消除應(yīng)力），然后曝光，曝光時(shí)間1.5s。先開快門，后開蜂鳴器，讓蜂鳴器振動落在1.5s內(nèi)。3取下干板，進(jìn)行沖洗（顯影、水洗、定影、水洗），為提高衍射效率，還可以進(jìn)行漂白（把振幅型變成位相型），水洗，晾干。4把照好的全息圖放在原光路中，擋上物體（或用一束擴(kuò)

10、束激光照在全息圖上）。在物體上有清晰的同心圓，邊緣較密，越往中心條紋越疏。這是因?yàn)樵诜澍Q器的邊緣振動頻率高，振幅小，越往中心振動頻率越低，振幅逐漸加大。圖三 蜂鳴器振動再現(xiàn)全息圖 圖四 航空發(fā)動機(jī)葉片振形圖三、 加力法測蜂窩板的缺陷圖五 加力法測蜂窩板缺陷LHe-Ne激光器 K曝光定時(shí)器 BS分束器M1、M2、M3、M4平面反射鏡 L1、L2擴(kuò)束鏡O蜂窩板 G加力裝置 H全息干版1 按圖五設(shè)置光路。將所有有用的光具座與激光器調(diào)成等高。2 讓物光光程盡量等于與參考光光程；物光與參考光光強(qiáng)比為1:1左右，夾角約2040º。光路調(diào)好后，在暗室中裝上干版，穩(wěn)定二分鐘（消除應(yīng)力），給物體在靜止

11、時(shí)曝光一次，曝光時(shí)間1.52.5s（先照一張實(shí)時(shí)的全息圖，為的是找到缺陷變化最佳時(shí)的力）。然后將干版原地（實(shí)時(shí)）處理，顯影、水洗、定影、水洗，為提高衍射效率也可漂白、水洗、晾干。3 再現(xiàn)時(shí)，眼睛通過全息圖看物體，用條紋測試法（調(diào)節(jié)物光擴(kuò)束鏡上下螺釘）使條紋變成清晰的平行條紋（或同心圓）。4給物體均勻加力，一面加力，一面觀察條紋變化，直至有缺陷的條紋出現(xiàn)，再加力，缺陷條紋越來越清晰，在最清晰的地方記下加力的大小。如果再加力，條紋變細(xì)變模糊，再加力條紋逐漸消失，這說明力加大了，物體變形量太大，不再有干涉了。5用實(shí)時(shí)法找到缺陷條紋最清晰時(shí)所用的力的大小，如F。6用二次曝光法，首先給物體在靜止時(shí)曝一次

12、光，曝光時(shí)間1.5s，然后給物體加力，加到F大小，穩(wěn)定二分鐘。第二次曝光，時(shí)間仍為1.5s，取下干版進(jìn)行沖洗（顯影、水洗、定影、水洗，為提高效率還可以漂白、水洗、晾干）。7將處理好的全息圖放在原光路上，擋住物光（或另一束激光擴(kuò)束照在全息圖上），透過全息圖會看到在物體上有干涉條紋。如果物體無缺陷，全息圖的條紋是均勻有規(guī)則的平行直線（或同心圓環(huán)），如圖六（a或b）。如果物體有缺陷，干涉條紋有異常，如圖七（a或b）。條紋出現(xiàn)凸包的地方就是要檢測的缺陷。圖六 圖七四、采用壓差法測量蜂窩板、橡膠輪胎和固體燃料的缺陷圖八 全息壓差法測量裝置LHe-Ne激光器 K曝光定時(shí)器 BS分束器M1、M2、M3、M4

13、平面反射鏡 L1、L2擴(kuò)束鏡O物體 Z真空罩 G工作臺i真空泵 H全息干版1按圖八設(shè)置光路。將所有有用的光具座與激光器調(diào)成等高。2調(diào)光路，使物光光程BS·M2+ M2O+HO等于參考光光程BS·M3+ M3H；物光與參考光的夾角大約在2040º左右；物光與參考光的光強(qiáng)比在1:21:4之間。3. 在暗室中裝上干版，穩(wěn)定二分鐘（消除應(yīng)力），根據(jù)待測物體反光強(qiáng)弱選擇曝光時(shí)間（純黑物體最好涂上白漆或銀粉之類增強(qiáng)反光強(qiáng)度）。一般在210秒鐘。曝光過后，第一張最好選擇實(shí)時(shí)法找到待測物體缺陷變化最佳的氣壓。4. 曝光過后將干版原地（實(shí)時(shí)）處理，顯影、水洗、定影、水洗，為提高衍射效率也可漂白、水洗、晾干。此時(shí)打開電源（原光路不變），眼睛看著物體方向，在