[发明专利]一种利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法及系统

说明书

本发明公开了一种利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法及系统，该方法包括以下步骤：S10、通过振镜扫描系统将激光作用于待测工件上；S20、计算得到激光激发的超声表面波在待测工件表面的波速；S30、计算超声表面波的入射信号到达时间和经过缺陷之后的反射信号到达时间；S40、根据所述超声表面波在待测工件表面的波速、入射信号到达时间和经过缺陷之后的反射信号到达时间计算得到缺陷的水平位置以及缺陷截面边界的周长。本发明利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法可以对金属压表面的缺陷的位置和大小进行检测，且具有操作简单，检测效率高，检测精度高的优点。

技术领域

本发明涉及超声检查技术领域，特别涉及一种利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法及系统。

背景技术

超声检测是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。表面波是超声波在固体介质中的一种传播方式，即它只在厚度远大于波长的物体表面传播。由于其能量主要集中在材料表面附近传播，且具有无色散、不易衰减等特点，特别适用于材料表面缺陷的检测。传统超声采用压电传感器激发产生，其要求传感器与被测物体接触，并且需要添加耦合剂，往往会受到检测环境的限制，且会污染被检查物。激光超声近年来已发展成为超声学的一个重要分支，当激光辐照材料表面时，能够有效产生多种模式的超声波，具有非接触、适应范围广、空间分辨率高、宽频带、可实现快速全方位实时在线扫描等优势。与传统的超声无损检测技术相比，该技术克服了传统测量方法费时耗力、破坏、体积庞大等缺点，因而可被应用于工件质量实时检测及监测、材料的无损检测以及高温高压环境下测量等。由于材料近表面埋藏缺陷无法采用光学手段检测，且对于传统体波的检测也不敏感，因此具有非接触、高频、高空间分辨率等优点的激光超声检测方法有很大的优势。

现有的激光超声检测方法大多较繁琐，且涉及的装置较复杂，操作起来难度较大，导致其检测效率较低，同时其检测精度也难以保证。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种易操作，检测效率高，检测精度高的利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法。其采用如下技术方案：

一种利用激光超声检测金属亚表面缺陷的方法，其包括以下步骤：

S10、通过振镜扫描系统将激光作用于待测工件上；

S20、计算得到激光激发的超声表面波在待测工件表面的波速；

S30、计算超声表面波的入射信号到达时间和经过缺陷之后的反射信号到达时间；

S40、根据所述超声表面波在待测工件表面的波速、入射信号到达时间和经过缺陷之后的反射信号到达时间计算得到缺陷的水平位置以及缺陷截面边界的周长。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S20具体包括：

通过设置两个位置参考点，采集两个位置参考点水平位差ΔL以及首波信号到达时差ΔT得到激光激发的超声表面波波速v_R；其中，v_R＝ΔL/ΔT。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S40具体包括：

根据以下公式计算缺陷的水平位置d以及缺陷截面边界的周长p；

p＝(t_r2-t_r1)·v_R

其中，v_R为激光激发的超声表面波波速，t_i为超声表面波入射信号到达压电传感器的时间，t_r1和t_r2分别为第一反射波信号R₁和第二反射波信号R₂到达压电传感器的时间，d₀是压电传感器前端距离其实际接收点的距离。