高阶模式兰姆波焊缝检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种高阶模式兰姆波焊缝检测系统，包括被测焊件，激光发射装置、光电测振仪、A/D转换器和计算机，激光发射装置产生一束连续脉冲激光和一束连续波激光，连续脉冲激光照射在被测焊件一端的金属表面上激发出高阶模式兰姆波，连续波激光对被测焊件进行逐点扫描，连续波激光在被测焊件上发生反射后由光电测振仪对其进行接收和检测，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。本实用新型专利技术通过激光激发并接收兰姆波可以实现实时在线远距离无损测量，使用范围广，测量精度高。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于焊缝检测领域，具体为一种高阶模式兰姆波焊缝检测系统。
技术介绍
金属薄型板材在现代工业尤其是机械制造领域得到广泛应用。板材的焊接问题直接影响了板材的使用安全。因此如何判断板材是否存在虚焊等问题，虚焊点在何处，程度如何一直是研究的热点问题。近年来，超声兰姆波作为一种有效的检测手段，具有准确及迅速检测大面积试样的能力，已用于检测薄型板材结构缺陷问题。但现有的超声波检测装置必须接触式或准接触式测量，对检测环境的要求苛刻，当需要检测的板材周围空间有限，不便于安装超声波检测装置时，如锅炉、核反应堆等，则无法对板材进行检测。由于兰姆波色散特性的影响，为防止产生多个模式的混叠现象，现在主要采用兰姆波零阶模式进行无损检测，此时色散曲线的频率厚度积取值较低，故对于所测板材的厚度约束条件较苛刻，虽然采用零阶模式可以对小于2_厚度的薄板进行一定的检测，但是对于厚度更厚板材例如机翼蒙皮、石油管线(4mm-20mm )则无能为力。同时由于零阶模式的兰姆波波速较慢(以招材为例，AO模式模式波速不大于2900m/s，SO模式波速不大于5500m/s )，这无疑会对成像的精度产生影响。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术公开了一种高阶模式兰姆波焊缝检测系统。为了达到以上目的，本技术提供如下技术方案:—种高阶模式兰姆波焊缝检测系统，包括被测焊件，激光发射装置、光电测振仪、A/D转换器和计算机，所述激光发射装置用于发射两束激光，一束为连续脉冲激光，另一束为连续波激光，所述被测焊件的一端位于所述连续脉冲激光的光路上，另一端位于连续波激光的光路上，连续波激光在被测焊件表面发生反射，所述光电测振仪位于连续波激光反射光的光路上，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。作为优选，所述激光发射装置包括大功率连续波窄带宽激光器、分光器和光调制器，所述大功率连续波窄带宽激光器用于产生一束大功率连续波激光，所述分光器位于大功率连续波激光的光路上，用于将大功率连续波激光分成两束连续波激光，所述光调制器位于其中一束连续波激光的光路上，用于将连续波激光转变为连续脉冲激光。作为优选，所述激光发射装置包括连续波幅度调制激光器和连续波激光器，所述连续波幅度调制激光器用于发射连续脉冲激光，所述连续波激光器用于发射连续波激光。作为优选，所述光电测振仪为可用于任意表面的激光速度干涉仪。本技术具有以下优点:(I)通过激光激发并接收兰姆波可以实现实时在线远距离无损测量，从而能够避免传统方法由于必须接触式或准接触式测量而产生的对测量环境的苛刻要求。因此可以广泛应用于各类场合，比如传统测量无法进行的锅炉、核反应堆的焊缝检测。(2)由于通过振荡法进行测量，其能到达的测量精度要远高于传统的测量方式。由此而建立的兰姆波成像系统对于板材焊缝情况评估更为准确。【附图说明】图1、本技术实施例1的工作原理图；图2、本技术实施例2的工作原理图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本技术，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。实施例1如图1所示的高阶模式兰姆波焊缝检测系统，包括被测焊件、大功率连续波窄带宽激光器、分光器、光调制器、光电测振仪、A/D转换器和计算机。大功率连续波窄带宽激光器用于产生一束大功率连续波激光，分光器位于大功率连续波激光的光路上，用于将大功率连续波激光分成强弱不同的两束连续波激光，光调制器位于强度较大的一束连续波激光的光路上，用于将连续波激光转变为连续脉冲激光。被测焊件的一端位于所述连续脉冲激光的光路上，另一端位于连续波激光的光路上，连续波激光在被测焊件表面发生反射，光电测振仪位于连续波激光反射光的光路上，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。本实施例工作过程为:首先用大功率连续波窄带宽激光器发射一束大功率连续波激光，大功率连续波激光通过分光器分成两束强弱不同的连续波激光，其中一束较强的连续波激光通过光调制器转变为连续脉冲激光，连续脉冲激光照射在被测焊件一端的金属表面上时由于热效应激发出高阶模式兰姆波，兰姆波的频率直接决定于脉冲激光的脉冲频率与宽度。兰姆波激发后通过被测金属板，由于金属板焊缝缺陷处的弹性模量小于正常板，故在该点声速变慢、衰减增大，用另外一束能量较小的连续波激光对被测焊件进行逐点扫描，连续波激光在被测焊件上发生反射后由光电测振仪对其进行接收和检测，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。根据光电测振仪测得的振动幅度信息，与原始信号进行比较即可得到信号的衰减，根据多普勒频移原理测得振动的速度信息，再以声速为主特征参数、衰减为辅特征参数，即可获得待测金属板的焊缝情况评估。本实施例中使用的光电测振仪为可用于任意表面的激光速度干涉仪。实施例2如图2所示的高阶模式兰姆波焊缝检测系统，包括被测焊件、连续波幅度调制激光器、连续波激光器、光电测振仪、A/D转换器和计算机。连续波幅度调制激光器用于发射一束能量较大的连续脉冲激光，连续波激光器用于发射一束能量较弱的连续波激光，被测焊件的一端位于所述连续脉冲激光的光路上，另一端位于连续波激光的光路上，连续波激光在被测焊件表面发生反射，光电测振仪位于连续波激光反射光的光路上，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。本实施例的工作过程为:用连续波幅度调制激光器发射一束能量较大的连续脉冲激光，用连续波激光器发射一束能量较弱的连续波激光。连续脉冲激光照射在被测焊件一端的金属表面上时由于热效应激发出高阶模式兰姆波，兰姆波的频率直接决定于脉冲激光的脉冲频率与宽度。兰姆波激发后通过被测金属板，由于金属板焊缝缺陷处的弹性模量小于正常板，故在该点声速变慢、衰减增大，用另外一束能量较小的连续波激光对被测焊件进行逐点扫描，连续波激光在被测焊件上发生反射后由光电测振仪对其进行接收和检测，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。本实施例中使用的光电测振仪为可用于任意表面的激光速度干涉仪。本技术方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。【主权项】1.一种高阶模式兰姆波焊缝检测系统，其特征在于，包括被测焊件，激光发射装置、光电测振仪、A/D转换器和计算机，所述激光发射装置用于发射两束激光，一束为连续脉冲激光，另一束为连续波激光，所述被测焊件的一端位于连续脉冲激光的光路上，另一端位于连续波激光的光路上，连续波激光在所述被测焊件表面发生反射，所述光电测振仪位于连续波激光反射光的光路上，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。2.如权利要求1所述的高阶模式兰姆波焊缝检测系统，其特征在于，所述激光发射装置包括大功率连续波窄带宽激光器、分光器和光调制器，所述大功率连续波窄带宽激光器用于产生一束大功率连续波激光，所述分光器位于大功率连续波激光的光路上，用于将大功率连续波激光分成两束连续波激光，所述光调制器位于其中一束连续波激光的光路上，用于将连续波激光转变为连续脉冲激光。3.如权利要求1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阶模式兰姆波焊缝检测系统，其特征在于，包括被测焊件，激光发射装置、光电测振仪、A/D转换器和计算机，所述激光发射装置用于发射两束激光，一束为连续脉冲激光，另一束为连续波激光，所述被测焊件的一端位于连续脉冲激光的光路上，另一端位于连续波激光的光路上，连续波激光在所述被测焊件表面发生反射，所述光电测振仪位于连续波激光反射光的光路上，光电测振仪测得的信息通过A/D转换器传送至计算机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林玮，贾林喜，倪新慧，
申请(专利权)人：盐城市成功机械制造有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32