[发明专利]一种激光超声波检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种激光超声波检测系统，所述系统包括激光发射单元，激光接收单元，模数/数模转换单元和中央处理单元；其特征在于，

所述激光发射单元包括激光发射源，所述激光发射单元和激光接收单元与待测地质模型采用非接触检测方式；所述激光发射源向待测地质模型发出激光脉冲，所述激光接收单元接收待测地质模型所发出的振动脉冲信号；

所述模数/数模转换单元将所述激光接收单元收到的信号进行模数转换，后将数据传输给所述中央处理单元进行信号处理。

2.根据权利要求1所述的一种激光超声波检测系统，其特征在于，

所述激光发射单元包括强脉冲激光源；所述激光接收单元包括单点激光多普勒测振仪；所述单点激光多普勒测振仪为单点接收方式，其只对一个方向的振动进行检测。

3.根据权利要求1所述的一种激光超声波检测系统，其特征在于，

所述激光发射单元包括强脉冲激光源；所述激光接收单元包括三维激光多普勒测振仪；所述三维激光多普勒测振仪采用三维接收方式，其对待测地质模型表面三个方向的振动同时进行检测。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种激光超声波检测系统，其特征在于，

所述系统还包括一组三维坐标仪；所述每个三维坐标仪包括空间三个运动方向机械支杆，且每个方向机械支杆上均设置有伺服电机；所述各伺服电机与电机控制器连接，所述电机控制器控制各伺服电机动作；

所述激光发射单元固定在一个所述的三维坐标仪上，所述激光接收单元安装在另一个所述的三维坐标仪上；即激光发射单元和激光接收单元均可在x，y，z轴方向上运动；

所述系统还包括一个六轴定位仪控制器，所述六轴定位仪控制器一端与所述中央处理单元连接，另一端与所述电机控制器连接，向所述电机控制器发出运动指令。

5.根据权利要求1-3之一所述的一种激光超声波检测系统，其特征在于，

所述模数/数模转换器采用24位20M模数转换器；

所述激光发射单元发射的聚焦点范围值约为20微米到3毫米，

所述系统接收检测到的振动信号速度值大于等于0.02微米/秒；

所述系统接收检测到的振动信号位移值大于等于0.1pm；

所述伺服电机的步进脉冲间隔≤0.3ms。

6.基于权利要求1-5之一的检测系统所采用的检测方法，其特征在于，

本发明根据所述六轴定位仪控制器产生的定长同步信号作为脉冲激光源的外触发信号；

首先中央处理单元将检测点的起始坐标、终点坐标、步长通过通信口送给六轴定位仪控制器；六轴定位仪控制器通过电机控制器启动饲服电机运行，当伺服电机运行到预定检测点时，六轴定位仪控制器向脉冲激光源发出定长同步信号；所述脉冲激光源接收到此信号后，向待测地质模型表面发出脉冲激光，即发出超声波信号，同时送出触发信号启动所述模数/数模转换器；所述激光接收单元接收并发送信号，以便完成该坐标点的采集工作。

7.根据权利要求6所述的激光检测方法，其特征在于，

当为多点连续采样时，采用的步骤如下，

i.确定发射点、起始接收点、接收点间隔、接收点点数；

ii.确定接收点运动速度V

伺服电机的步进脉冲间隔≤0.3ms；

接收点间隔≥1ms；

iii.设置数模/模数转换参数：设置最高采样率为20兆，每次采样6000点；

iv.设置六轴定位仪控制器参数，使控制器在接收单元或发射单元每走过接收点间隔长度时发一次脉冲；

v.同步电路启动脉冲激光源和数模/模数转换器，捕获采样点数模/模数转换信息，处理数据；

vi.等待下一个采样点启动信号；

vii.重复步骤v，直至所有采样点数据采集完成。