激光全息在无损检测领域的应用及发展

近年，随着激光技术的发展，全息照相在无损检测领域中的应用范围迅速扩大，激光全息无损检测是在全息照相技术的基础上发展起来的一种检测技术，解决了许多过去其他方法难以解决的无损检测问题。

激光全息无损检测技术

激光全息无损检测是利用激光全息干涉来检测和计量物体表面和内部缺陷的，这种技术的原理是在不使物体受损的条件下，向物体施加一定的载荷，物体在外界载荷作用下会产生变形，这种变形与物体是否含有缺陷直接相关，物体内部的缺陷所对应的物体表面在外力作用下产生了与其周围不相同的微差位移，并且在不同的外界载荷作用下，物体表面变形的程度是不相同的。用激光全息照相的方法来观察和比较这种变形，并记录在不同外界载荷作用下的物体表面的变形情况，进行比较和分析，从而判断物体内部是否存在缺陷，达到评价被检物体质量的目的。

具体做法是对被检测物体加载，使其表面发生微小的位移（微差位移），物体表面的轮廓就发生变化，此时获得的全息图上的条纹与没有加载时相比发生了移动。成像时除了显示原来物体的全息像外，还产生较为粗大的干涉条纹，由条纹的间距可以算出物体表面的位移的大小。由于物体有一定的形状，所以在同样的力的作用下，物体表面各处所发生的位移并不相同，因而各处所对应的干涉条纹的形状和间距也不相同。当物体内部不含有缺陷时，这种条纹的形状和间距的变化是宏观的、连续的、与物体外形轮廓的变化同步调的。当被检物体内部含有缺陷时，在物体受力的情况下，物体内部的缺陷在外部条件（力）的作用下，就在物体表面上表现出异常，而与内部缺陷相对应的物体表面所发生的位移则与以前不相同，因而所得到的全息图与不含缺陷的物体的不同。在激光照射下进行成像时，所看到的波纹图样在对应与有缺陷的局部区域就会出现不连续的、突然的形状变化和间距变化。根据这些条纹情况，可以分析判断物体的内部是否含有缺陷，以及缺陷的大小和位置。

激光全息无损检测的特点

（1）激光全息无损检测是一种干涉计量技术，其干涉计量的精度与激光波长同数量级，因此，其检测灵敏度甚高，极微小的变形都能检验出来。

（2）用激光作为光源，而激光的相干长度很大，因此，可以检验大尺寸物体，只要激光能够充分照射到的物体表面，都能一次检验完毕。

（3）对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、任意粗糙的表面进行检测。

（4）可借助于干涉条纹的数量和分布状态来确定缺陷的大小、部位和深度，便于对损伤、缺陷进行定量分析。

另外，这种检测方法还具有非接触检测、直观感强、检测结果便于保存等特点。但是，激光全息无损检测技术也并非万能，物体内部缺陷的检测灵敏度，取决于物体内部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。如果物体内部的缺陷过深或过于微小，那么，这种检测方法就无能为力了。对于叠层胶接结构来说，检测其脱胶缺陷的灵敏度取决于脱胶面积和深度比值，在近表面的脱胶缺陷面积，即使很小也能够检测出来，而对于埋藏得较深的脱胶缺陷，只有在脱胶面积相当大时才能够被检测出来。另外，激光全息无损检测目前多在暗室中进行，并需要采用严格的隔振措施，因此，不利于现场检测。

激光全息无损检测的方法

1. 激光全息无损检测的加载方法

用激光全息照相来检测物体内部缺陷的实质是比较物体在不同受载情况下的表面光波，因此，需要对物体施加载荷，一般使物体表面产生0.2μm的微差位移，就可以使物体内部位置不过深的缺陷在干涉条纹图样中有所表现。常用的加载方式有以下几种。

（1）声加载

声加载是以声频和中等的超声频进行的（通常低于100kHz），加载方法是把压电换能器粘贴在被检工件表面上，在工件中建立起共振板模式。当需要大幅度振动的情况下，换能器可通过一个实心的指数曲线形喇叭（声变换器）机械地耦合到一个点上，压电换能器装在半径较大的一端，半径较小的一端压向工件。这种单点激励法也可使整个工件建立起共振，因此，可同时检查整个表面的物理特性和探出缺陷。

（2）热加载

这种方法是对物体施加一个温度适当的热脉冲，物体因受热而变形，内部有缺陷时，由于传热较慢，该局部区域比缺陷周围的温度高。因此，造成该处的变形量相应也较大，从而形成缺陷处相对于周围的表面变形有了一个微差位移。用激光全息照相记录时，就可在全息图中显示出突变的干涉条纹图样。

（3）内部充气法

对于蜂窝结构、轮胎、压力容器、管道等工件，可用内部充气法加载，有缺陷处的表面向外鼓起量会比周围大，摄制的全息图可捕获这个微差位移。这个加载方法简便，全息图直观，检测效果较好。