【技术实现步骤摘要】
一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统及激光电磁超声SAFT成像检测方法
[0001]本专利技术涉及增材制造无损探伤的超声检测领域，特别涉及一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统及激光电磁超声SAFT成像检测方法。
技术介绍
[0002]现阶段，增材制造技术正逐步走出实验室，并投入到实际应用当中，但在具体的生产过程中，由于制造工艺的差异性，在构件的内部可能会有不同程度的气孔、裂纹等缺陷出现，以超声检测为主导的无损检测技术正融入到了增材制造的后期探伤中。在工业无损检测领域中，探伤手段正逐渐从一维时域分析过渡到二维图像重构，技术革新为增材试件的检测带来了诸多优势，一方面，减少了检测人员漏检和误报的现象；另一方面，有利于内部异质缺陷尺寸的直接检出，大大缩短了原来信号后处理所需的冗余时间。目前针对如钛合金的增材构件中缺陷探测问题，其重点突破方向之一是使用具有优良性能的激光超声检测法，高能脉冲激光束具有窄脉宽特性，超高的准直性、光子能量的强汇聚性等优点，在固体介质中能够激发出短波长、多模态的超声场。一般地，用于探测超声信号的压电探头由...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统，其特征在于，所述缺陷检测系统包括信号激发单元、信号接收单元、光触发电路和工控机，信号激发单元包括固体激光器、柱面镜和步进扫查装置，信号接收单元包括电磁超声探头、前置放大器、滤波器、模数转换器和数据采集卡；所述光触发电路分别连接信号激发单元和信号接收单元，用来获取初始信号，以及将所获取的触发信号反馈至信号接收单元；电磁超声探头通过信号接收单元与工控机相连接；所述工控机与固体激光器连接，通过工控机制控固体激光器根据增材钛合金材料的物理属性预设的激光基本参数发出激光光束，预设激光基本参数包括光束波长、光束脉宽、出射的单脉冲激光功率密度、脉冲光束的出射频率；所述柱面镜设置在固体激光器上作为出光口，所述固体激光器的射出脉冲激光经由柱面镜的目的是将激光出射点源转换为线性光源，以增强光束能量及声场指向性，更利于抑制成像结果中的旁瓣；固体激光器搭载在步进扫查装置上；所述步进扫查装置用于实现光束的点阵扫描；通过工控机中的扫查程序控制步进扫查装置中的扫描电机动作，实现二维矢量扫描，进而完成固体激光器入射光束在增材钛合金试件表面遍历；固体激光器通过光触发电路与电磁超声探头连接；电磁超声探头将因脉冲激光打到增材钛合金试件表面而其内部产生超声振动信号通过电磁超声原理转化为电信号；再将电磁超声探头输出的电信号依次通过前置放大器、滤波器、模数转换器信号处理后转给数据采集卡，数据采集卡连接所述工控机；所述电磁超声探头置于待测试件表面上方，所述信号接收单元用于拾取试件内部的超声信号并作前期处理，同时将经过放大和滤波后的数据传输到工控机中，通过SAFT成像算法完成成像处理，从而获得增材钛合金试件内的缺陷分布位置、形状及大小。2.根据权利要求1所述的一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统，其特征在于，所述缺陷检测系统的信号激发单元还包括用于改为光路的光束调整单元，光束调整单元位于柱面镜与增材钛合金待测表面之前，光束调整单元为激光高速振镜，或者由反射镜和聚焦透镜构成的光束调整单元，或者由仅反射镜作为光束调整单元；光束调整单元搭载在步进扫查装置上。3.根据权利要求1或2所述的一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统，其特征在于，用于激发脉冲光束的固体激光器选用调Q型Nd：YAG脉冲激光器，波长选用532nm或1064nm，光束脉宽优先选择10ns，出射的单脉冲激光功率密度控制在5
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108至8
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W/m2之间。4.根据权利要求3所述的一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统，其特征在于，所述激光高速振镜由工控机内置程序进行二维矢量扫描，改变光路后的点光源经过柱面镜后，柱面镜焦距为300mm，点光源经扩展后变为线性光束，线宽为200μm，线源长度为10mm。5.根据权利要求4所述的一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统，其特征在于，所述步进扫查装置的位移步长最大不超过增材钛合金试件内产生的超声波波长的一半。6.根据权利要求5所述的一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统，其特征在于，当所述线性光束垂直入射至待测增材钛合金试件表面，使用反射镜辅助光路偏转，以保证物
体表面吸收的热沉积能量达到最大。7.根据权利要求1或2所述的一种增材钛合金激光电磁超声缺陷检测系统，其特征在于，所述电磁超声探头主要由铝制屏蔽外壳、N50钕铁硼永磁体、正交回型蝶式线圈、羟基铁板、塑料背板共同组成，且...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵扬，张鹏辉，杨平华，周志权，金涛，李剑锋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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