一种快速定位缺陷的激光超声检测系统及其检测方法技术方案

一种快速定位缺陷的激光超声检测系统及其检测方法，包括激光器，所述激光器分别连接振镜扫描系统和控制器，所述振镜扫描系统下端设有扫描区域，扫描区域上设有空气耦合传感器，空气耦合传感器连接四路信号调理路模块，所述四路信号调理路模块连接四路高速A/D采集卡，四路高速A/D采集卡分别连接上位机软件系统和控制器，所述控制器还分别与上位机软件系统和振镜扫描系统连接。本发明专利技术减少了系统数据存储量，提高了检测速度，实现了准确的对缺陷进行位置检测。

Rapid positioning defect laser ultrasonic detection system and detection method thereof

A locating defects of laser ultrasonic detection system and method, including laser, the laser scanning system and are respectively connected with the controller, the galvanometer scanning system is arranged on the lower end of the scanning area, scanning area is equipped with air coupled sensors, air coupled sensors connected to four channel signal conditioning module, the four road signal conditioning module connected with the four high-speed A/D acquisition card, four high-speed A/D acquisition card are respectively connected with the host computer software system and controller, the controller is respectively connected with the upper computer software system and scanning system. The invention reduces the data storage capacity of the system, improves the detection speed, and realizes accurate location detection of the defect.

【技术实现步骤摘要】
一种快速定位缺陷的激光超声检测系统及其检测方法
本专利技术涉及一种快速定位缺陷的激光超声检测系统及其检测方法。
技术介绍
激光超声检测技术作为一种跨学科的新性超声无损检测方法，由于其具有非接触、高分辨率、快速扫描成像、宽频带等优点，被广泛应用于核电、石油管道、复合材料、航空航天等领域中。在工业生产中，金属板材在轧制过程中，很容易在板材表面或内部产生裂纹。目前对材料表面裂纹的检测方法有：磁粉、渗透、漏磁、超声、涡流等。尽管这些检测方法都能对材料表面裂纹进行有效检测，但检测效率低，检测时间长。激光超声检测技术作为一种快速检测缺陷的检测技术，在材料的表面及近表面特性检测方面取得了了突破性进展，因而受到广泛关注。目前现有的激光超声检测系统，都是利用激光束作为激励，在被测材料中产生超声波信号，通过单一的接触式传感器或干涉仪等方法接收信号，这种检测方法基本都是对材料某一区域进行逐点扫描，通过观察超声波的传播图像，实现对材料缺陷的图像化检测。对于这种检测系统来说，需要消耗大量内存存储超声波信号。为了提高系统的检测效率，有些文献提出对材料缺陷进行大概位置搜索，缩小扫描区域，再对小范围的区域进行逐点扫描，尽管在一定程度上提高了检测效率，但这种方法还是无法摆脱处理大量数据的问题。
技术实现思路
本专利技术其目的就在于提供一种快速定位缺陷的激光超声检测系统及其检测方法，解决了现有检测系统还是无法摆脱处理大量数据的问题。实现上述目的而采取的技术方案，一种快速检测缺陷的激光超声检测系统，包括激光器，所述激光器分别连接振镜扫描系统和控制器，所述振镜扫描系统下端设有扫描区域，扫描区域上设有空气耦合传感器，空气耦合传感器连接四路信号调理路模块，所述四路信号调理路模块连接四路高速A/D采集卡，四路高速A/D采集卡分别连接上位机软件系统和控制器，所述控制器还分别与上位机软件系统和振镜扫描系统连接。一种快速定位缺陷的激光超声检测方法，包括以下步骤：（1）将被测材料的待检区域置于脉冲激光器能够扫描到的位置；（2）脉冲激光器将激光束射入的被测材料的待检区域的任意位置上，通过振镜扫描系统改变激光束射入被测材料的位置；（3）在被测材料的扫描区域四个位置放置空气耦合传感器接收激光在被测材料中产生的超声波及散射波信号；（4）空气耦合传感器接收到的超声波及散射波信号通过四路信号调理电路模块被四路高速A/D采集卡采集并存储于上位机软件系统中；（5）上位机软件系统根据接收到的超声波信号和散射波信号分析出散射波的到达时间，表示为传感器所接收到的超声波和散射波，根据波速、传播距离和传播时间的计算公式求解可以快速计算出被测材料的缺陷（,）位置坐标。有益效果与现有技术相比本专利技术具有以下优点。1、突破了现有激光超声检测技术对被测材料进行逐点扫描，只需要对被测材料单点扫描或者两点扫描，解决处理大量数据的瓶颈；2、激光束对被测材料进行单点扫描，多个空气耦合传感器同时接收缺陷产生散射波，上位机软件根据公式求解快速计算出缺陷（,）位置坐标，提高了整个检测系统的检测速度。附图说明以下结合附图对本专利技术作进一步详述。图1为本专利技术实施例1的多传感的快速检测缺陷示意图；图2为本专利技术多传感的快速检测缺陷的激光超声检测系统的传感器放置示意图；图3为本专利技术实施例2的多传感的快速检测缺陷示意图。具体实施方式本系统包括激光器1，如图1-图3所示，所述激光器1分别连接振镜扫描系统2和控制器7，所述振镜扫描系统2下端设有扫描区域3，扫描区域3上设有空气耦合传感器4，空气耦合传感器4连接四路信号调理路模块5，所述四路信号调理路模块5连接四路高速A/D采集卡6，四路高速A/D采集卡6分别连接上位机软件系统8和控制器7，所述控制器7还分别与上位机软件系统8和振镜扫描系统2连接。所述激光器1为Nd:YAG激光器。所述四路高速A/D采集卡6采用高速数字A/D采集卡。所述的振镜扫描系统2包括X、Y方向的旋转小镜，其扫描视角为±25°,最大扫描频率可达3kHz。一种快速定位缺陷的激光超声检测方法，包括以下步骤：（1）将被测材料的待检区域置于脉冲激光器1能够扫描到的位置；（2）脉冲激光器1将激光束射入的被测材料的待检区域的任意位置上，通过振镜扫描系统2改变激光束射入被测材料的位置；（3）在被测材料的扫描区域3四个位置放置空气耦合传感器4接收激光在被测材料中产生的超声波及散射波信号；（4）空气耦合传感器4接收到的超声波及散射波信号通过四路信号调理电路模块5被四路高速A/D采集卡6采集并存储于上位机软件系统8中；（5）上位机软件系统8根据接收到的超声波信号和散射波信号分析出散射波的到达时间，表示为传感器所接收到的超声波和散射波，根据波速、传播距离和传播时间的计算公式求解可以快速计算出被测材料的缺陷（,）位置坐标。实施例11、选取被测材料奥氏体不锈钢，规格为900mm×4000mm×10mm，将其奥氏体不锈钢材料放置在图1中，以图1的方式进行检测。2、调节脉冲激光器1，将脉冲激光器1发出的激光束射入振镜扫描系统，控制器控制振镜扫描系统中X、Y方向的旋转小镜改变激光束射入到不锈钢材料中的激励位置，按照上位机软件中设置的扫描位置将激光束射入到扫描区域的中心位置或者其他位置。当激光束激励产生的超声波信号，遇到缺陷时，在奥氏体不锈钢材料中产生散射波信号，放置在材料四个位置上的空气耦合传感器接收产生的散射波信号。3、超声波和散射波信号通过四路调理电路和四通道高速采集卡存储于上位机软件中，上位机根据以下计算公式求解可以快速计算出被测材料的缺陷（,）位置坐标。实施例21、选取试件铝合金管道，规格为￠60mm×5mm，将其铝合金管道放置在图1中，以图3的方式进行检测。2、调节脉冲激光器1，将脉冲激光器1发出的激光束射入振镜扫描系统，控制器控制振镜扫描系统中X、Y方向的旋转小镜改变激光束射入到铝合金材料中的激励位置，按照上位机软件中设置的扫描位置将激光束射入到扫描区域的中心位置或者其他位置。当激光束激励产生的超声波信号，遇到缺陷时，在铝合金材料中产生散射波信号，放置在材料四个位置上的空气耦合传感器接收产生的散射波信号。超声波和散射波信号通过四路调理电路和四通道高速采集卡存储于上位机软件中，上位机根据以下计算公式求解可以快速计算出被测材料的缺陷（,）位置坐标。。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速定位缺陷的激光超声检测系统，包括激光器(1)，其特征在于，所述激光器(1)分别连接振镜扫描系统(2)和控制器(7)，所述振镜扫描系统(2)下端设有扫描区域(3)，扫描区域(3)上设有空气耦合传感器(4)，空气耦合传感器(4)连接四路信号调理路模块(5)，所述四路信号调理路模块(5)连接四路高速A/D采集卡(6)，四路高速A/D采集卡(6)分别连接上位机软件系统(8)和控制器(7)，所述控制器(7)还分别与上位机软件系统(8)和振镜扫描系统(2)连接。

【技术特征摘要】
1.一种快速定位缺陷的激光超声检测系统，包括激光器(1)，其特征在于，所述激光器(1)分别连接振镜扫描系统(2)和控制器(7)，所述振镜扫描系统(2)下端设有扫描区域(3)，扫描区域(3)上设有空气耦合传感器(4)，空气耦合传感器(4)连接四路信号调理路模块(5)，所述四路信号调理路模块(5)连接四路高速A/D采集卡(6)，四路高速A/D采集卡(6)分别连接上位机软件系统(8)和控制器(7)，所述控制器(7)还分别与上位机软件系统(8)和振镜扫描系统(2)连接。2.根据权利要求1所述的一种快速定位缺陷的激光超声检测系统，其特征在于，所述激光器(1)为Nd:YAG激光器。3.根据权利要求1所述的一种快速定位缺陷的激光超声检测系统，其特征在于，所述四路高速A/D采集卡(6)采用高速数字A/D采集卡。4.根据权利要求1所述的一种快速定位缺陷的激光超声检测系统，其特征在于，所述的振镜扫描系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟，姚飞艳，杨保海，彭辉，
申请(专利权)人：九江学院，
类型：发明
国别省市：江西,36