激光全息在无损检测领域的应用及发展

（4）表面真空法

对于无法充气的结构，如不联通的蜂窝结构、叠层结构、钣金胶接结构等，可以在外表面抽真空加载，造成缺陷处表皮的内外压力差，从而引起缺陷处表皮变形，在干涉条纹图样中会出现干涉条纹的突变或呈现出环状图案。

2. 物体表面微差位移的观察方法

（1）实时法

先拍摄物体在不受力时的全息图，冲洗处理后，把全息图精确地放回到原来拍摄的位置上，并用与拍摄全息图时的同样参考光照射，则全息图就再现出物体三维立体像（物体的虚像），再现的虚像完全重合在物体上。这时对物体加载，物体的表面会产生变形，受载后的物体表面光波和再现的物体虚像之间就形成了微量的光程差。由于这两个光波都是相干光波（来自同一个激光源），并几乎存在于空间的同一位置，因此，这两个光波叠加就会产生干涉条纹。

由于物体的初始状态（再现的虚像）和物体加载状态之间的干涉度量比较是在观察时完成的，所以，称这种方法为实时法。其优点是只需要用一张全息图就能观察到各种不同加载情况下的物体表面状态，从而判断出物体内部是否含有缺陷。因此，这种方法既经济又能迅速而确切地确定出物体所需加载量的大小。其缺点是，需要有一套附加机构，以便使全息图位置的移动不超过几个光波的波长；由于全息干版在冲洗过程中乳胶层不可避免地要产生一些收缩，当全息图放回原位时，虽然物体没有变形，但仍有少量的位移干涉条纹出现；显示的干涉条纹图样不能长久保留。

（2）两次曝光法

这种方法是将物体在两种不同受载情况下的物体表面光波摄制在同一张全息图上，然后再现这两个光波，其叠加时仍然能够产生干涉现象。此时，所看到的再现现象，除了显示出原来物体的全息像外，还产生较为粗大的干涉条纹图样。这种条纹表现在观察方向上的等位移线，两条相邻条纹之间的位移差约为再现光波的半个波长，若用氦-氖激光器作光源，则每条条纹代表大约0.316μm的表面位移。从这种干涉条纹的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。

两次曝光法是在一张全息片上进行两次曝光，记录了物体在产生变形之前和之后的表面光波。这不但避免了实时法中全息图复位的困难，而且也避免了感光乳胶层收缩不稳定的影响，因为这时每一个全息图所受到的影响是相同的。其主要缺点是对于每一种加载量都需要摄制一张全息图，无法在一张全息图上看到不同加载情况下物体表面的变形状态，这对于确定加载参数来说是比较费事的。

（3）时间平均法

这种方法是在物体振动时摄制全息图。在摄制时所需的曝光时间要比物体振动循环的一个周期长得多，即在整个曝光时间内，物体要能够进行许多个周期的振动。但由于物体是作正弦式周期性振动，因此，把大部分时间消耗在振动的两个端点上，所以，全息图上所记录的状态实际上是物体在振动的两个端点状态的叠加。当再现全息图时，这两个端点状态的像就相干涉而产生干涉条纹，从干涉条纹的图样的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。

这种方法显示的缺陷图案比较清晰，但为了使物体产生振动就需要有一套激励装置。而且，由于物体内部的缺陷大小和深度不一，其激励频率各不相同，所以要求激励振源的频带要宽，频率要连续可调，其输出功率大小也有一定的要求。同时，还要根据不同产品对象选择合适的换能器来激励物体。

激光全息无损检测在航空维修中的应用

1. 蜂窝结构板的检测

现代飞机为了减轻重量，改善性能常常采用蜂窝结构板、叠层结构板、复合材料结构板等。但是，这些新结构在制造和使用过程中容易产生脱胶等缺陷，采用激光全息无损检测方法检测这些新结构内部的缺陷及损伤是很有效的。

例如，对某型飞机的襟翼结构实施两次曝光法，即在同一张照相底板上，先对没有加载的襟翼蜂窝结构板进行曝光，然后对其进行抽真空加载，再曝一次光。将底板显影、定影，成为一张全息图。当全息图再现时，便可看到襟翼蜂窝结构板上的缺陷情况。全息图中的封闭环状干涉条纹，是垫板区与蜂窝区交界处宽10mm、长50mm的脱胶缺陷。

对于不同蒙皮厚度的蜂窝夹层结构，要显示缺陷时，所需的加载量是不同的。表l列出用充气法加载，对不同蒙皮厚度要显示直径为5mm的脱胶缺陷所需最小充气压力值。

2. 复合材料结构检测

检测时，先使复合材料结构件作机械振动，然后用全息照相时间平均法摄取全息图。由于接合松动，有缺陷部位的振动振幅，就比其他部位大，因而，在全息图再现像上出现一组特殊的局部干涉条纹，把损伤部位的轮廓都显示出来（见图1），图中的封闭环状干涉条纹是构件内部的脱胶缺陷。

3. 涡轮叶片

在涡轮叶片的全息检测中，通常用小型压电换能器贴在叶片表面上，通过它将声音传入叶片来产生弯曲和扭转两种振型。图2是一个空心涡轮叶片的全息干涉图。它显示了内部冷却沟和其他辅助结构的构造，是检测空心叶片内部损伤的有效方法。

结束语

将激光全息无损检测技术应用于航空维修，可探测出飞机部件相当大表面和内部的缺陷及损伤，并大大提高检测的准确度和可靠性。