1、散斑干涉無損檢測技術散斑干涉無損檢測技術的應用現狀的應用現狀 H H光學精密檢測技術與檢測儀器目錄目錄發展狀況及展望發展狀況及展望實際應用舉例實際應用舉例加載方式概述加載方式概述應用發展應用發展無損檢測概述無損檢測概述車燈配光鏡表面缺陷研究車燈配光鏡表面缺陷研究復合材料試塊的缺陷檢測復合材料試塊的缺陷檢測無損檢測無損檢測技術技術 是以不改變被檢測對象的狀態和使用性能為前提，應用物理和化學等現象，對各種工程材料、零部件和產品進行有效的檢驗和測試，測定材料結構物理和機械性能或內在各種缺陷以及其它技術參數，借以評價它們的完整性、連續性、安全可靠性以及適用性的綜合性應用的檢測技術科學無損檢測概述無損檢

2、測概述電子散斑干涉電子散斑干涉無損檢測技術無損檢測技術 是基于物體結構損傷處的外表面在靜載靜載荷或動載荷的作用荷或動載荷的作用下會產生非均勻的表面位移或變形,在在有規則有規則的干涉條紋中會出的干涉條紋中會出現明顯的現明顯的異狀異狀,如不連續、突變的形狀變化和間距變化等;通過測算這些微小的變化,便可查明物體內部缺陷及其位置查明物體內部缺陷及其位置。無損檢測概述無損檢測概述測量信息豐富測量信息豐富,可實現實時處理,測量精度高,能達到激光的波長級別。能進行全場檢驗能進行全場檢驗,使用方便,檢測效率高,適用于形狀比較復雜的物體。檢測結果易于保存檢測結果易于保存,電子散斑條紋圖可以數字形式保存在存儲介質

3、中,便于后續處理分析。采用相減模式處理干涉散斑條紋,消除了一般雜散光的影響消除了一般雜散光的影響;測試儀器可在較強的光照條件下工作,即使在太陽光下也可測量高溫物體的損傷。無損檢測概述無損檢測概述常規手段散斑干涉射線、超聲波、射線、超聲波、電磁、滲透電磁、滲透復合材料的無損檢測 微機電系統(mems)的質量檢測焊縫質量檢測建筑物現場監測表面粗糙度檢測文物保護。應用發展應用發展【應用領域應用領域】 散斑干涉雖然在八十年代末期才興起，但卻取得了許多可喜的研究成果和應用。 首先電子散斑干涉法被廣泛的用于振動測量和模態振動測量和模態分析分析，其次它被用于物體輪廓的測量物體輪廓的測量，還可用于高溫物體的位

4、移測量和熱變形測量位移測量和熱變形測量。 另外散斑在無損檢測方面也取得了很多成功的應用，可用在檢測各種工程機械及設備的變形、振動、沖擊、變形、振動、沖擊、粗糙度、剛度和強度粗糙度、剛度和強度等特性，而且還可以完成表面缺陷表面缺陷和裂紋和裂紋等多種測試，成為產品檢驗和生產過程控制的一種有利工具.應用發展應用發展【應用實例應用實例】 2001年，Kishen等人就分別利用利用ESPI和和DSPI模擬口腔模擬口腔環境環境，實時測量了人體切牙面舌部在室溫從25到50變化過程中的形變情況，并得出了牙頸部對溫度的變化最為敏感的結論. 測量測量古壁畫和古建筑等文物古壁畫和古建筑等文物變形損傷情況。變形損傷情

5、況。 2000年由意大利Daniel教授等提出了用電子散斑技術對古意大古意大利油畫利油畫的保存過程進行檢測的方法，可以檢測出在保存過程中造成的微小的變形。 2001年由Gred等發表了使用改進后的電子散斑干涉技術檢測中國秦中國秦始皇兵馬俑陶器始皇兵馬俑陶器腐化過程的文章，為保存這些珍貴的文物積累了豐富的經驗。 2003年G. Schirripa Spagnolo等應用電子散斑和激光電子散斑相結合的方法成功得診斷了古羅馬和中世紀鑲嵌畫古羅馬和中世紀鑲嵌畫的保護狀況。 應用發展應用發展【應用實例應用實例】 2006年陸鵬運用先進的激光電子散斑干涉及上載波技術，將上述儀器和系統成功地用于柴油機油泵體

6、模型柴油機油泵體模型的定量位的定量位移場的測量移場的測量上，其結果與有限元計算相吻合，使得無損檢測技術在精確定量上有所發展。 2002年印度的M.V.Rao等把電子散斑應用于太空船結構元太空船結構元件件的無損檢測的無損檢測，成功地檢測了在熱載荷和雙真空載荷作用下的蜂窩結構板的缺陷，同時也檢測了內壓載荷作用下的推進劑箱的缺陷位置。應用發展應用發展【應用實例應用實例】 2004年E. Mihaylova等應用離面和面內位移敏感的電子散斑術對在在內載荷作用下的內載荷作用下的uPVCuPVC管管進行了原料特性的無損檢進行了原料特性的無損檢測測，由電子散斑法獲得的應變值與通過應變儀測得的值很吻合。 20

7、06年R.K.Singh Raman等應用電子散斑來檢測艦船艦船上某些典上某些典型的工業涂料的剝離狀況型的工業涂料的剝離狀況。電子散斑干涉技術儀器化研究的進展也很快電子散斑干涉技術儀器化研究的進展也很快 ,目目前已出前已出 現商品化的電子散斑干涉檢測系統現商品化的電子散斑干涉檢測系統 。 應用發展應用發展【應用實例應用實例】無損檢測的原理是基于加各種載荷（力、熱、振動）無損檢測的原理是基于加各種載荷（力、熱、振動）使物體內部缺陷在表面上產生比正常情況更大的變形，使物體內部缺陷在表面上產生比正常情況更大的變形，這種微小的變形將會被電子散斑干涉的條紋所顯現。這種微小的變形將會被電子散斑干涉的條紋所

8、顯現。加載方式概述加載方式概述常用加載方式熱加載真空加載電磁激振加載寬帶音頻掃描加載方式 用外加熱源對被測件加熱，若被測件內部存在分層或脫粘等缺陷，則在缺陷處就會形成一定的間隙在缺陷處就會形成一定的間隙。由于缺陷區域和良好區域的熱物理參數不同熱物理參數不同，熱傳導的結果使得被測件的表面形成溫度差異溫度差異，從而導致缺陷區和良好區的變形差異變形差異，該變形將會被電子散斑干涉的條紋所記錄，從而達到了無損檢測的需要。 加載方式概述加載方式概述【熱加載】加載方式概述加載方式概述 將被測件置于真空箱真空箱中，然后用真空泵將真空箱抽成真空，由于被測件缺陷的空隙處存有空氣被測件缺陷的空隙處存有空氣，因此在真

9、空的環境中缺陷處出現負壓負壓，缺陷處發生形變缺陷處發生形變。從而達到了無損檢測的需要?！菊婵占虞d】 電磁激振加載的原理是將作為激振器的壓電陶瓷粘貼將作為激振器的壓電陶瓷粘貼在被檢測的物體上在被檢測的物體上，信號發生器給予的頻率信號頻率信號通過該壓電陶瓷作用于被檢測物體，缺陷處在頻率信號的激勵下會缺陷處在頻率信號的激勵下會發生變形發生變形，從而達到了無損檢測的需要。加載方式概述加載方式概述【電磁激振加載】 由信號源輸出頻率連續變化的音頻信號，音頻信號從不同的方向音頻信號從不同的方向作用于被測試件的表面作用于被測試件的表面，在這種情況下，被測試件內部的缺陷部位可以簡化為周邊固支的薄板受簡諧波的作用

10、而進行受迫振動，隨著信號頻率的不斷增加，當某一音頻信號的頻率與被測試件內缺陷部分的固當某一音頻信號的頻率與被測試件內缺陷部分的固有頻率相等或接近時有頻率相等或接近時，缺陷處就會出現共振缺陷處就會出現共振，此時振動的振幅最大，因此在物體表面缺陷部分將會出現較大的離面位移在物體表面缺陷部分將會出現較大的離面位移。并在顯示器上顯示出來，從而對被測試件進行快速準確檢測。 加載方式概述加載方式概述【寬帶音頻掃描加載方式】實際應用舉例實際應用舉例夾雜缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊車燈配光鏡表面缺陷研究 復合材料試塊缺陷檢測脫粘缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊正常車燈表面的熱變形測量圖分別是 t= 2 . 6秒時車燈表面變形

11、濾波之后的相位分布圖和等相位值分布圖 。從相位圖可以看到,當車燈表面受到熱載荷的作用而膨脹時,因為四周是固定的邊界條件,無法自由變形。而在z方向上無約束存在,可以自由變形,所以其變形主要表現之向即離面位移上。因為車燈表面并無裂紋等缺陷存在,所以表面上各點的熱變形連續變化,條紋光滑過渡,沒有異常的斷點存在。實際應用舉例實際應用舉例【車燈配光鏡表面缺陷研究】有缺陷車燈表面的檢測 圖分別 是 t=1.6秒時車燈表面變形濾波之后的相位分布圖和等相位值分布圖。實際應用舉例實際應用舉例【車燈配光鏡表面缺陷研究】【結論】車燈表面的最大變形處位于表面的中心。 這是由它的結構所決定的。實際應用舉例實際應用舉例【

12、復合材料試塊缺陷檢測】蒙皮蜂窩結構材料實驗 鋁蒙皮鋁蜂窩試塊的材料是：蜂格直徑是 3mm，鋁蒙皮厚 0.3mm。 變形的主要影響因素為缺陷情況缺陷情況(大小、形狀、位置、深度) 、加載情況加載情況(加載時間、強度、均勻性) 和監測時間。監測時間。蒙皮蜂窩結構材料實驗 加載方式：熱加載 左圖為復合材料ESPI檢測系統圖。右圖為沒有缺陷的試塊檢測結果。實際應用舉例實際應用舉例【復合材料試塊缺陷檢測】有夾雜缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊檢測實際應用舉例實際應用舉例【復合材料試塊缺陷檢測】t=3秒左右停止加熱檢測結果對比度增強巴特沃斯低通濾波法去噪有夾雜缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊檢測實際應用舉例實際應用舉例【復合材料試塊缺陷檢測】二 值化處理二值化后的條紋圖條紋修整有脫粘缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊檢測實際應用舉例實際應用舉例【復合材料試塊缺陷檢測】t=3秒左右停止加熱檢測結果有夾雜缺陷的鋁蒙皮鋁蜂窩試塊檢測實際應用舉例實際應用舉例【復合材料試塊缺陷檢測】巴特沃斯低通濾波法去噪二 值化處理二值化后的條紋圖條紋修整 目前還存在一些亟待解決的問題,如抗干擾能力較差、條紋信噪比低、相位去包裹難等,但近年來已出現了很多方法來解決以上問題。（相移espi測量，改進信號處理算法，雙脈沖和多脈沖激光系統，時間序列散斑干涉技術，實