[实用新型]一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统

权利要求书

1.一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，其特征在于：包括激光超声无损检测探头、纳秒脉冲激光器、高速信号采集卡、光电探测器、光纤耦合器、上位机软件、多模光纤、坐标跟踪摄像头和测振仪；

激光超声无损检测探头包括壳体、以及集成在壳体里的可变焦长焦距组合透镜、光电探测器、分束镜、电控马达、高速CCD相机、光纤准直器、双凸透镜、套筒透镜、丝杠；可变焦长焦距组合透镜包括凹透镜、第一凸透镜和第二凸透镜；

其光电探测器和高速CCD相机位于分束镜两侧，且光电探测器和分束镜之间设有双凸透镜，高速CCD相机和分束镜之间设有套筒透镜；分束镜的两端分别设有光纤准直器和依次设置的凹透镜、第一凸透镜和第二凸透镜；第二凸透镜的外侧在壳体上设有出光窗口；

激光超声无损检测探头与纳秒脉冲激光器通过多模光纤连接，光纤两端分别连接光纤准直器和光纤耦合器；脉冲激光器的激励光通过光纤耦合器耦合到熔石英光纤，将激励光导入至光纤准直器中，光纤准直器对光束发散角进行修正得到一束平行光，再通过分束镜将平行光分为两束；

通过分束镜的部分平行光，经双凸透镜聚焦后被光电探测器接收、用于信号进行触发和用于单个脉冲激光能量的校准；通过分束镜的另一部分平行光，可经过凹透镜与第一凸透镜组成的扩束镜对光斑进行扩束，再通过电控马达控制的第二凸透镜，第二凸透镜可在传动导轨中前后平移进而实现对焦点位置的控制，再通过出光窗口在待检测的工件上聚焦形成点光斑，点光斑被散射后依次经过第二凸透镜、第一凸透镜、凹透镜再被分束镜反射经过套筒透镜，并被安装在套筒透镜上的高速CCD相机捕捉成像；

CCD相机可将捕捉到的聚焦光斑大小反馈给控制与信号处理模块，控制与信号处理模块发送命令至电控马达；坐标跟踪摄像头可将更新的聚焦光斑位置传送至控制与信号处理模块；最终通过高性能电脑将捕获的数据重构获得测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，其特征在于：第二凸透镜的外围设有传动导轨，传动导轨侧部连接有传动轮，传动轮的中心贯穿有丝杆，丝杠的端部与电控马达的驱动轴连接；传动轮与传动导轨之间的键合方式为齿轮齿合。

3.根据权利要求2所述的一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，其特征在于：传动导轨前后移动的距离为±20mm。

4.根据权利要求1所述的一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，其特征在于：高速信号采集卡带宽100至600MHz，采样率为1至10GSa/S；上位机软件为MATLAB，测振仪为双玻混合干涉仪。

5.根据权利要求1所述的一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，其特征在于：多模光纤为熔石英光纤，纤径为200微米，多模光纤两端连接方式为SMA接口。

6.根据权利要求1所述的一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，其特征在于：坐标跟踪摄像头设置在三脚架上。

7.根据权利要求1所述的一种手持式自动对焦激光超声无损检测系统，其特征在于：出光窗口在点光源激发时窗口内安装有一高透射率的平面镜或用线光源激发时则采用圆形平凸柱面透镜。