[实用新型]一种青铜器表面缺陷检测系统

说明书

本实用新型公开了一种青铜器表面缺陷检测系统，包括光路产生装置、数据采集装置以及数据处理装置；其中，光路产生装置包括激光发生器和光路调节器；数据采集装置包括电容式位移传感器、前置放大器及高速数据采集卡；数据处理装置包括数据处理器和显示器，数据采集装置用以提取放大后的电位移信号，数据处理装置用以提取因缺陷非线性调制作用引起的新的超声频率成份的特征值，并将特征值按照扫描点的空间位置进行排布，以将缺陷位置及尺寸以图像方式表现出来，并在显示器进行可视化显示。本实用新型所公开系统能扫描检测青铜器表面缺陷的位置及尺寸信息，具有检测效率高、检测精度高、对待测青铜器表面无损伤等优点。

技术领域

本实用新型属于考古领域，尤其涉及一种用于青铜器表面缺陷检测的系统。

背景技术

青铜器在世界各地均有出现，是一种世界性文明的象征。随着中国考古事业的发展，我国也相继挖掘出土了大量青铜器文物。青铜器文物主要是指：以古代传统工艺制作的，以锡、铅、铜为基本元素的青铜器具。受铸造工艺及外界环境影响，青铜器表面极易产生砂孔、气眼或疲劳裂纹等缺陷。如不能及时发现并尽快修复，在外界环境（如温度、湿度、外力作用等）影响下，这些缺陷可能会逐步扩展，最终导致青铜器文物产生断裂式破坏，这对于青铜器文物的保护是极其不利的。因此，对青铜器表面缺陷，尤其是表面早期微小缺陷进行检测，对于文物的保护具有重要意义。

国内外现有青铜器表面缺陷检测方式主要有涡流检测、射线检测、超声波检测等。涡流检测首先利用铁磁圈在青铜器表面及内部感应产生电涡流，进而根据电磁场分布情况判断青铜器内部及表面质量情况。但在青铜器内部产生的电涡流会导致青铜器被测部位连续发热，可能会影响青铜器表面及内部材质，这对文物保护极其不利。射线检测一般利用射线（如X射线等）照射待测青铜器，通过观察射线透过青铜器后衰减程度对青铜器表面及内部质量情况进行检测。这种检测方法对环境、对操作工人身体具有较大损伤，目前已基本不采用。青铜器表面缺陷检测最常用的方式是超声波检测。超声波在青铜器表面及内部进行传播时，当青铜器表面存在缺陷，超声波传播特性（如幅值、相位等）发生变化，通过对波传播特性的改变进行分析，可以对缺陷进行检测。传统超声波检测方式一般利用超声换能器在青铜器表面激发超声波，再利用压电陶瓷传感器等在青铜器表面接收与缺陷作用后波形，通过对波传播特性改变进行分析以实现缺陷检测。这种检测方式存在如下缺点：（1）超声换能器需要直接接触青铜器表面进行超声波激发，检测中超声换能器可能会划伤青铜器表面，（2）超声换能器或压电陶瓷传感器需要通过耦合剂与青铜器表面粘接，耦合剂可能对青铜器产生腐蚀作用，（3）在某些特殊条件下（如无氧、高压等），检测用耦合剂可能出现失效问题，（4）所用超声波换能器或压电陶瓷传感器尺寸相对较大，在检测过程中存在较大检测盲区。

实用新型内容

本实用新型为解决现有青铜器表面缺陷检测方式的不足而提供一种青铜器表面缺陷检测系统，能够对实际青铜器表面缺陷位置、尺寸进行高效、高精度、无损检测。

本实用新型为解决所述技术问题的一种青铜器表面缺陷检测系统，包括：光路产生装置、数据采集装置以及数据处理装置；

其中，光路产生装置包括激光发生器和光路调节器；激光发生器用以激发高能激光脉冲束；光路调节器用以对激光发生器产生的高能激光脉冲束进行对焦、分光，以及控制高能激光脉冲束以预设速率及预设路径对待检测青铜器表面进行扫描检测；

数据采集装置包括电容式位移传感器、前置放大器及高速数据采集卡；电容式位移传感器设置于待检测青铜器表面上方的指定位置，与待检测青铜器表面是非接触关系，以在感应高能激光脉冲束照射到待检测青铜器表面后产生的激光超声波后，产生电位移信号；电容式位移传感器输出端连接前置放大器输入端，前置放大器用以将电容式位移传感器产生的微弱电位移信号进行放大；前置放大器输出端连接高速数据采集卡输入端，用以对放大后电位移信号进行采集；