激光轮廓测量技术在无损检测中的应用

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第2z卷第9期2000年9月无损检测

NDT

Vol22No.9

Sop.2000

激光轮廓测量技术在无损检测中的应用

戴蓉

(武汉汽车工业大学测控系,武汉430070)

摘要介绍激光轮廓测量的工作原理、测量装置、主要特点及应用。

主题词激光技术光学管道检测表面检测

APPLICATIoN oF LASER PRoFILOMETRY To NoNDESTRUCTIVE TESTING

Dai Rong

(Wuhan Automotive Polytechnic University)

Abstract Laser prolilornetry was introduced including its basic principle?apparatus,features and applica—Keywords Laser technique Optics Tube inspection Sur{ace mspectioxt

激光轮廓测量技术于80年代中期开始用于无损检测领域,经过十几年的发展,目前已被公认为一种准确高效的表面无损检测技术[1]。目前,激光轮廓测量技术主要用于管道的探伤。与管道检测常用的涡流法和超声法相比,激光轮廓测量技术具有检测效率高、检测精度高、采样点密集、空间分辨力高、非接触式检测、可提供定量检测结果和被检管道任意位置横截面显示图、轴向展开图、三维立体显示图等优点。该技术目前已成功地用于锅炉管道、热交换器管道、重整炉管道、火箭发动机喷管、石化提炼炉管道、枪炮管、焊缝以及航空和汽车行业用的橡胶管和陶瓷产品的检测。可以预见,随着工程技术领域对检测精度和检测效率要求的不断提高,激光轮廓测量技术的应用将日益广泛。

1测量原理

激光轮廓测量技术利用了光学三角测量的基本原理。图la,b所示为光学三角测量的两种光路图o-。半导体激光器发射的光经聚光镜投射到被测物体表面,激光投射点的直径一般为0.25~0.5 ITlm,需要时可缩小到0.025mm,从而保证了高分辨力的检测需要。图1a的光路用于光滑镜面物体的检测,从物体表面反射的光线通过成象透镜成象;图1b的光路用于非镜面物体的检测,激光垂直入射,由物体表面漫反射的光线通过成象透镜进行成象。在象面上放置横向光电效应传感器件接收成象光?400?

横向光电

A

被测物面

(b)

(c)

图1测量原理图

B

线,将光信号转换成电信号。图1c所示为光电传感器件的工作原理。设成象光线照射在传感器的接收面上形成光点,在P点产生大小为J的光电流,在器件两侧的电极A和B上将分别输出电流Jn和如,J。的大小正比于P点到电极B的距离.,n的大小正比于尸点到电极A的距离,即

,r、

j(詈+x)

IA一』旦l一(1)

 万方数据

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第2z卷第9期 2 0 0 0年9月 无损检测 NDT Vol Sop. 22 No.9 2 0 00 激光轮廓测量技术在无损检测中的应用 戴蓉 (武汉汽车工业大学测控系,武汉430070) 摘要介绍激光轮廓测量的工作原理、测量装置、主要特点及应用。

主题词激光技术 光学 管道检测 表面检测 APPLICATIoN oF LASER PRoFILOMETRY Dai Rong To NoNDESTRUCTIVE TESTING (Wuhan Automotive Polytechnic University) Abstract Laser prolilornetry was introduced including its basic principle?apparatus,features and applica— Keywords Laser technique Optics Tube inspection Sur{ace mspectioxt 激光轮廓测量技术于80年代中期开始用于无 损检测领域,经过十几年的发展,目前已被公认为一 横向光电 种准确高效的表面无损检测技术[1]。

目前,激光轮廓 测量技术主要用于管道的探伤。

与管道检测常用的 涡流法和超声法相比,激光轮廓测量技术具有检测 效率高、检测精度高、采样点密集、空间分辨力高、非 接触式检测、可提供定量检测结果和被检管道任意 位置横截面显示图、轴向展开图、三维立体显示图等 优点。

该技术目前已成功地用于锅炉管道、热交换器 管道、重整炉管道、火箭发动机喷管、石化提炼炉管 道、枪炮管、焊缝以及航空和汽车行业用的橡胶管和 A B 被测物面 (b) 陶瓷产品的检测。

可以预见,随着工程技术领域对检 测精度和检测效率要求的不断提高,激光轮廓测量 技术的应用将日益广泛。

1测量原理 激光轮廓测量技术利用了光学三角测量的基本 原理。

图la,b所示为光学三角测量的两种光路 图o-。

半导体激光器发射的光经聚光镜投射到被测 物体表面,激光投射点的直径一般为0.25~0.5 ITlm,需要时可缩小到0.025mm,从而保证了高分辨 力的检测需要。

图1a的光路用于光滑镜面物体的检 测,从物体表面反射的光线通过成象透镜成象;图 1b的光路用于非镜面物体的检测,激光垂直入射, 由物体表面漫反射的光线通过成象透镜进行成象。

在象面上放置横向光电效应传感器件接收成象光 ?400? (c) 图1测量原理图 线,将光信号转换成电信号。

图1c所示为光电传感 器件的工作原理。

设成象光线照射在传感器的接收 面上形成光点,在P点产生大小为J的光电流,在 器件两侧的电极A和B上将分别输出电流Jn和 如,J。

的大小正比于P点到电极B的距离.,n的大 小正比于尸点到电极A的距离,即 ,r 、 IA一』旦l一 j(詈+x) (1) 万方数据  


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