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  相移剪切电子散斑干涉仪

简介:

剪切电子散斑干涉术是一种测量离面位移导数场的激光干涉测量新技术。它除了电子散斑干涉术(ESPI,Electronic Speckle Pattern Interferometry)的许多优点外,还有光路简单,对测量环境要求低等特点。由于剪切电子散斑干涉是测量位移导数,因此,在自动消除刚体位移的同时对于缺陷受载的应变集中十分灵敏,因此被广泛地应用于无损检测(NDT, nondestructive testing)领域。该仪器使用大功率绿色半导体激光器作光源,具有电子散斑条纹实时处理软件,操作方便,便于携带,可用于现场测量。采用相移技术分析条纹,可获得离面位移导数场的全场数据。

产品型号:TS-SS-P

主要技术指标及配置:

主要技术指标
1.光源:半导体激光器,功率20mW,波长 532nm

2.定焦镜头: C接口, 配进口25mm定焦镜头

3.相机: 1280×1024 USB摄像头

4.工作距离:400~1000mm

5.光学平台:600mm×900mm

6.图像采集分辨率:1280×1024

7.剪切角: 0°±5°连续可调

8.软件: 条纹实时显示,图像处理软件

9.演示试件: 圆盘受均布载荷

主要配置

主机:1台

25mm定焦镜头:1个

20mW半导体激光器:1台

400mm*900mm光学平台:1套

相移控制器:1套

圆盘受均布载荷试件:1套

笔记本电脑:1台

条纹实时显示软件和图像处理软件:各1套

原理示意:

剪切散斑的基本原理是散斑照相和剪切机理的结合,它是在散斑照相的基础上,通过不同的错位元件,把单光束散斑变为双光束散斑,因而它具有双光束散斑的特性,即原始波面与错位的波面之间将产生干涉。

离面位移梯度测量原理如图2所示,物体A的散斑场经过小剪切棱镜、偏振片和CCD的物镜,在CCD摄像机的靶面上形成两幅错位量为Δ的像,并在CCD靶面上相干涉。

错位散斑干涉仪光路图 2
使用方法:

用均匀的白光作为光源照射在被测物表面,为了便于观察,可将标定纸(图示带有“十”字的卡片)贴在被测物表面,在计算机显示屏上观察并同时调节物距使成像清晰,如图示在错位棱镜的光路中十字形错开成两个像。

将白光光源关闭,打开激光器电源使得其出光。调节扩束镜,使光均匀扩散在试件表面,将贴在试件上的标定纸拿下,分别采集变形前后干涉图像并实时相减,即可获得全场离面位移导数图像。

实验案例:铝蜂窝板激光散斑检测实验

本次实验用的蜂窝板是铝蜂窝板,先后买了厚度为17.45mm和8.5mm的蜂窝板,14.5mm厚的铝蜂窝板尺寸大小为:长(150mm);宽(100mm),外边已镶好。8.5mm厚的铝蜂窝板尺寸大小为:长(250mm);宽(200mm),外边未镶。如图:

实验步骤:

1.调整仪器设备至正常工作状态;

2.将蜂窝夹芯板固定在实验台上,激光器发出的激光经扩束镜扩束后完整覆盖夹芯板,调整剪切散斑位置,使CCD视野清晰并完整覆盖夹芯板;

3.采用热加载的方式,热源为大功率电吹风,加热使蜂窝板产生离面微变形;

4.在室温下自然冷却,冷却过程中采集散斑干涉条纹图。

实验结果及分析

1、14.5mm厚铝蜂窝板实验结果

可以看出,缺陷部位并没有被测试出来。由此可分析可能由于此蜂窝板太厚,或蜂窝纸与铝板连接的胶水太薄,导致即使去除了蜂窝纸与铝板的连接,影响结果也不是很大。故实验结果不明显。

2、8.5mm厚铝蜂窝板实验结果

(1)在图示部位给蜂窝板制造出长为33mm的缺陷,测得的图形为:

(2)在图示部位给蜂窝板制造出48mm的缺陷,测得的图形为:

经过这两种试验结果的对比,对于厚度较薄的蜂窝板,实验效果明显可见。

注:要想能够顺利检测出待测物的缺陷,要满足加载后(机械、热、高音频或真空加载)材料不仅能够产生离面位移,而且缺陷两侧材料要能够产生不同的程度地离面位移,才能检测出缺陷的部位,大小。

应用范围

一般表面变形测量;离面位移测量;面内应变测量;残余应力测量;缺陷检测;密封情况评估;气体泄漏探测……

点击次数:2607 更新时间:2016-08-02 【打印此页】 【返回

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