散斑干涉無損檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、散斑干涉(gnsh)無損檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 H光學(xué)精密(jngm)檢測技術(shù)與檢測儀器共二十八頁目錄發(fā)展?fàn)顩r(zhungkung)及展望實(shí)際(shj)應(yīng)用舉例加載方式概述應(yīng)用發(fā)展無損檢測概述車燈配光鏡表面缺陷研究復(fù)合材料試塊的缺陷檢測共二十八頁無損檢測技術(shù) 是以不改變被檢測對象的狀態(tài)和使用性能為前提，應(yīng)用物理和化學(xué)等現(xiàn)象，對各種工程材料、零部件和產(chǎn)品進(jìn)行有效的檢驗(yàn)(jinyn)和測試，測定材料結(jié)構(gòu)物理和機(jī)械性能或內(nèi)在各種缺陷以及其它技術(shù)參數(shù)，借以評價(jià)它們的完整性、連續(xù)性、安全可靠性以及適用性的綜合性應(yīng)用的檢測技術(shù)科學(xué)無損檢測概述共二十八頁電子散斑干涉無損檢測技術(shù) 是基于物體結(jié)構(gòu)損傷處的外表面在靜

2、載荷或動(dòng)載荷的作用下會產(chǎn)生非均勻的表面位移(wiy)或變形,在有規(guī)則的干涉條紋中會出現(xiàn)明顯的異狀,如不連續(xù)、突變的形狀變化和間距變化等;通過測算這些微小的變化,便可查明物體內(nèi)部缺陷及其位置。無損檢測概述共二十八頁測量信息豐富,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理,測量精度高,能達(dá)到激光的波長級別。能進(jìn)行全場檢驗(yàn),使用方便,檢測效率高,適用于形狀比較復(fù)雜的物體。檢測結(jié)果易于保存,電子散斑條紋(tio wn)圖可以數(shù)字形式保存在存儲介質(zhì)中,便于后續(xù)處理分析。采用相減模式處理干涉散斑條紋,消除了一般雜散光的影響;測試儀器可在較強(qiáng)的光照條件下工作,即使在太陽光下也可測量高溫物體的損傷。無損檢測概述常規(guī)手段散斑干涉VS射線、

3、超聲波、電磁(dinc)、滲透共二十八頁復(fù)合材料的無損(w sn)檢測 微機(jī)電系統(tǒng)(mems)的質(zhì)量檢測焊縫質(zhì)量檢測建筑物現(xiàn)場監(jiān)測表面粗糙度檢測文物保護(hù)。應(yīng)用發(fā)展【應(yīng)用領(lǐng)域】共二十八頁 散斑干涉雖然在八十年代末期才興起，但卻取得了許多可喜的研究成果和應(yīng)用。 首先電子散斑干涉法被廣泛的用于振動(dòng)測量和模態(tài)分析，其次它被用于物體輪廓的測量，還可用于高溫物體的位移測量和熱變形測量。 另外散斑在無損檢測方面也取得了很多成功的應(yīng)用，可用在檢測各種工程機(jī)械及設(shè)備的變形、振動(dòng)、沖擊、粗糙度、剛度和強(qiáng)度等特性，而且還可以完成表面缺陷和裂紋等多種測試，成為產(chǎn)品檢驗(yàn)和生產(chǎn)過程控制的一種(y zhn)有利工具.應(yīng)用發(fā)

4、展【應(yīng)用(yngyng)實(shí)例】共二十八頁 2001年，Kishen等人就分別利用ESPI和DSPI模擬口腔環(huán)境，實(shí)時(shí)測量了人體切牙面舌部在室溫從25到50變化過程(guchng)中的形變情況，并得出了牙頸部對溫度的變化最為敏感的結(jié)論. 測量古壁畫和古建筑等文物變形損傷情況。 2000年由意大利Daniel教授等提出了用電子散斑技術(shù)對古意大利油畫的保存過程進(jìn)行檢測的方法，可以檢測出在保存過程中造成的微小的變形。 2001年由Gred等發(fā)表了使用改進(jìn)后的電子散斑干涉技術(shù)檢測中國秦始皇兵馬俑陶器腐化過程的文章，為保存這些珍貴的文物積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 2003年G. Schirripa Spagnol

5、o等應(yīng)用電子散斑和激光電子散斑相結(jié)合的方法成功得診斷了古羅馬和中世紀(jì)鑲嵌畫的保護(hù)狀況。 應(yīng)用發(fā)展【應(yīng)用(yngyng)實(shí)例】共二十八頁 2006年陸鵬運(yùn)用先進(jìn)的激光電子散斑干涉及上載波技術(shù)，將上述儀器和系統(tǒng)成功(chnggng)地用于柴油機(jī)油泵體模型的定量位移場的測量上，其結(jié)果與有限元計(jì)算相吻合，使得無損檢測技術(shù)在精確定量上有所發(fā)展。 2002年印度的M.V.Rao等把電子散斑應(yīng)用于太空船結(jié)構(gòu)元件的無損檢測，成功地檢測了在熱載荷和雙真空載荷作用下的蜂窩結(jié)構(gòu)板的缺陷，同時(shí)也檢測了內(nèi)壓載荷作用下的推進(jìn)劑箱的缺陷位置。應(yīng)用發(fā)展【應(yīng)用(yngyng)實(shí)例】共二十八頁 2004年E. Mihaylova

6、等應(yīng)用離面和面內(nèi)位移敏感的電子(dinz)散斑術(shù)對在內(nèi)載荷作用下的uPVC管進(jìn)行了原料特性的無損檢測，由電子散斑法獲得的應(yīng)變值與通過應(yīng)變儀測得的值很吻合。 2006年R.K.Singh Raman等應(yīng)用電子散斑來檢測艦船上某些典型的工業(yè)涂料的剝離狀況。電子散斑干涉技術(shù)儀器化研究的進(jìn)展也很快 ,目前已出 現(xiàn)商品化的電子散斑干涉檢測系統(tǒng) 。 應(yīng)用發(fā)展【應(yīng)用(yngyng)實(shí)例】共二十八頁無損檢測的原理是基于加各種載荷（力、熱、振動(dòng)）使物體內(nèi)部缺陷在表面上產(chǎn)生比正常情況(qngkung)更大的變形，這種微小的變形將會被電子散斑干涉的條紋所顯現(xiàn)。加載方式概述常用加載方式熱加載真空加載電磁激振加載寬帶音

7、頻掃描加載方式 共二十八頁 用外加(wiji)熱源對被測件加熱，若被測件內(nèi)部存在分層或脫粘等缺陷，則在缺陷處就會形成一定的間隙。由于缺陷區(qū)域和良好區(qū)域的熱物理參數(shù)不同，熱傳導(dǎo)的結(jié)果使得被測件的表面形成溫度差異，從而導(dǎo)致缺陷區(qū)和良好區(qū)的變形差異，該變形將會被電子散斑干涉的條紋所記錄，從而達(dá)到了無損檢測的需要。 加載方式概述【熱加載】共二十八頁加載方式概述 將被測件置于真空箱中，然后用真空泵將真空箱抽成真空，由于(yuy)被測件缺陷的空隙處存有空氣，因此在真空的環(huán)境中缺陷處出現(xiàn)負(fù)壓，缺陷處發(fā)生形變。從而達(dá)到了無損檢測的需要。【真空(zhnkng)加載】共二十八頁 電磁激振加載的原理是將作為激振器的

8、壓電陶瓷粘貼在被檢測的物體上，信號(xnho)發(fā)生器給予的頻率信號通過該壓電陶瓷作用于被檢測物體，缺陷處在頻率信號的激勵(lì)下會發(fā)生變形，從而達(dá)到了無損檢測的需要。加載方式概述【電磁(dinc)激振加載】共二十八頁 由信號源輸出頻率連續(xù)變化的音頻信號，音頻信號從不同的方向作用于被測試件的表面，在這種情況下，被測試件內(nèi)部的缺陷部位可以簡化為周邊固支的薄板受簡諧波的作用而進(jìn)行受迫振動(dòng)，隨著信號頻率的不斷增加，當(dāng)某一音頻信號的頻率與被測試件內(nèi)缺陷部分的固有頻率相等或接近時(shí)，缺陷處就會出現(xiàn)共振，此時(shí)振動(dòng)的振幅最大，因此在物體表面缺陷部分將會出現(xiàn)較大的離面位移。并在顯示器上顯示出來，從而(cng r)對被測

9、試件進(jìn)行快速準(zhǔn)確檢測。 加載方式概述【寬帶音頻掃描(somio)加載方式】共二十八頁實(shí)際應(yīng)用舉例夾雜缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊車燈配光鏡表面缺陷研究 復(fù)合材料試塊缺陷檢測脫粘缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊共二十八頁正常車燈表面的熱變形測量圖分別是 t= 2 . 6秒時(shí)車燈表面變形濾波之后(zhhu)的相位分布圖和等相位值分布圖 。從相位圖可以看到,當(dāng)車燈表面受到熱載荷的作用而膨脹時(shí),因?yàn)樗闹苁枪潭ǖ倪吔鐥l件,無法自由變形。而在z方向上無約束存在,可以自由變形,所以其變形主要表現(xiàn)之向即離面位移上。因?yàn)檐嚐舯砻娌o裂紋等缺陷存在,所以表面上各點(diǎn)的熱變形連續(xù)變化,條紋光滑過渡,沒有異常的斷點(diǎn)存在。實(shí)際應(yīng)用舉例【

10、車燈配光鏡表面(biomin)缺陷研究】共二十八頁有缺陷(quxin)車燈表面的檢測 圖分別 是 t=1.6秒時(shí)車燈表面變形濾波之后的相位分布圖和等相位值分布圖。實(shí)際應(yīng)用舉例【車燈(ch dn)配光鏡表面缺陷研究】【結(jié)論】車燈表面的最大變形處位于表面的中心。 這是由它的結(jié)構(gòu)所決定的。共二十八頁實(shí)際應(yīng)用舉例【復(fù)合材料(f h ci lio)試塊缺陷檢測】蒙皮蜂窩結(jié)構(gòu)材料(cilio)實(shí)驗(yàn) 鋁蒙皮鋁蜂窩試塊的材料是：蜂格直徑是 3mm，鋁蒙皮厚 0.3mm。 變形的主要影響因素為缺陷情況(大小、形狀、位置、深度) 、加載情況(加載時(shí)間、強(qiáng)度、均勻性) 和監(jiān)測時(shí)間。共二十八頁蒙皮蜂窩結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)(s

11、hyn) 加載方式：熱加載 左圖為復(fù)合材料ESPI檢測系統(tǒng)圖。右圖為沒有缺陷的試塊檢測結(jié)果。實(shí)際應(yīng)用舉例【復(fù)合材料試塊缺陷(quxin)檢測】共二十八頁有夾雜缺陷的鋁蒙皮(mn p)鋁蜂窩試塊檢測實(shí)際應(yīng)用舉例【復(fù)合材料(f h ci lio)試塊缺陷檢測】t=3秒左右停止加熱檢測結(jié)果對比度增強(qiáng)共二十八頁巴特沃斯低通濾波法去噪有夾雜缺陷(quxin)的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊檢測實(shí)際應(yīng)用舉例【復(fù)合材料試塊缺陷(quxin)檢測】二值化處理二值化后的條紋圖條紋修整共二十八頁有脫粘缺陷(quxin)的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊檢測實(shí)際應(yīng)用舉例【復(fù)合材料(f h ci lio)試塊缺陷檢測】t=3秒左右停止加熱檢測結(jié)果

12、共二十八頁有夾雜缺陷的鋁蒙皮(mn p)鋁蜂窩試塊檢測實(shí)際應(yīng)用舉例【復(fù)合材料試塊缺陷(quxin)檢測】巴特沃斯低通濾波法去噪二值化處理二值化后的條紋圖條紋修整共二十八頁 目前還存在一些亟待解決的問題,如抗干擾能力較差、條紋信噪比低、相位去包裹難等,但近年來已出現(xiàn)(chxin)了很多方法來解決以上問題。（相移espi測量，改進(jìn)信號處理算法，雙脈沖和多脈沖激光系統(tǒng)，時(shí)間序列散斑干涉技術(shù)，實(shí)時(shí)時(shí)間差與可調(diào)實(shí)時(shí)時(shí)間差電子散斑干涉技術(shù)，實(shí)時(shí)峰值疊加的 DSSPI 無損檢測技術(shù)。 ）發(fā)展現(xiàn)狀及展望共二十八頁 散斑干涉技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景,可以和很多新技術(shù)(jsh)結(jié)合起來。例如,和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來發(fā)展遠(yuǎn)程無損檢測系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)將畸變圖像遠(yuǎn)距離傳輸?shù)綄＜肄k公室,由專家對缺陷作出實(shí)時(shí)診斷。該技術(shù)在航空航天、輪機(jī)工程、土木電子及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的測試中有非常重要的地位。 發(fā)展現(xiàn)狀及展望共二十八頁謝謝(xi xie)！共二十八頁內(nèi)容摘要散斑干涉無損檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。光學(xué)精密檢測技術(shù)與檢測儀器。能進(jìn)行全場檢驗(yàn),使用方便,檢測效率高,適用于形狀比較復(fù)雜的物體。檢測結(jié)果易于保存,電子散斑條紋圖可以數(shù)字形式保存在存儲介質(zhì)中,便于后續(xù)(hux)處理分析。2006年