[实用新型]一种数字剪切散斑的同轴笼式结构无损检测系统

说明书

本实用新型一种数字剪切散斑的同轴笼式结构无损检测系统，属于激光散斑干涉技术领域，主要解决现有技术只能检测固定大小面积范围内的形变或缺陷的问题；包括光源单元、被测物、光路单元及CCD采集单元四部分搭建而成，其特点是：被测物垂直固定，在其前面斜上方约45度处放置光源单元，所述光源单元包括激光器和扩束镜，在激光器正前方放置扩束镜；在被测物的正前面一定距离处放置光路单元，所述成像透镜总成、所述一号透镜总成、一号狭缝光阑、一号平面镜总成、二号狭缝光阑、二号平面镜总成通过四根相同的同轴支杆分别与分光棱镜镜架同轴支杆固定孔固接；在二号透镜总成前面放置CCD采集单元，所述CCD采集单元正对二号透镜。

技术领域

本实用新型属于激光散斑干涉技术领域，具体涉及一种数字剪切散斑的同轴笼式结构无损检测系统。

背景技术

激光散斑干涉技术是近年来发展并逐渐成熟起来的新型激光全场测量技术，数字剪切散斑干涉技术因具有全场、非接触、无损、实时、高灵敏度、防震要求低、使其测量速度更快，测量精度更高，并且进一步拓宽其应用领域。随着数字散斑干涉测量领域的不断扩大，近些年来人们逐渐开始关注通过数字散斑干涉技术测量物体的形变，获取物体表面变形的信息，在航空航天、船舶制造、生物医学、工程材料等领域有着重要的研究意义，在数字散斑领域主要用到的有时间相移技术、空间相移技术和空间载波相移技术，最广泛的是用时间相移进行检测，虽然时间相移干涉法有着测量精度高的优势，但是当利用时间相移法对测量对象进行测量时，需要采集三幅及以上的具有固定相位差的散斑图，则要求被测对象在测量过程中保持静止，系统中必须加入相移装置，因此，时间相移法只适合对物体静态或准静态形变进行测量，当对物体动态形变进行研究时就遇到了困难,而空间载波相移法可以有效解决时间相移法无法实现实时动态测量的问题，空间载波傅里叶变换法通过引入载波频率和剪切量在傅里叶变换后实现频谱分离，使得含有形变信息的物光频谱与其他背景光的频谱彼此分开，提取有用的频谱区域，通过对该区域进行反傅里叶变换进而提取相位。目前，主要实现空间载波傅里叶变换相移技术引入载波的方式有三种，第一种就是使用马赫-曾德尔剪切干涉结构，剪切量和空间载频由两幅被剪切图像之间的倾斜角度产生，并且独立完成剪切量和载波的控制，提高效率，但是，结构比较复杂；第二种是基于光纤引入载波式系统，该系统的剪切量由单模光纤偏转角度引入参考光和物光发生错位形成；第三种是基于迈克尔逊干涉剪切装置散斑系统，传统用孔径光阑作为限制空间频率的装置。

目前，激光剪切散斑干涉系统通常仅搭建在实验室光学平台，停留在实验室内进行检测试验，或者，将光学元件组装在一个光学专用的盒子内部并固定，系统无法因被测物的大小改变而改动元件之间的距离，只能检测固定大小面积范围内的形变或缺陷问题。

发明内容

本实用新型主要基于空间载波傅里叶变换相移法进行无损检测，在测试过程中无需相移装置，优化后光路简单，易操作，目前数字剪切散斑系统大多数采用传统的螺栓式连接方式将分立的光学元件搭建在专业光学平台上，元件相互无连接，因为系统光路中物距和像距都是固定值，经系统设计后元件之间的距离和角度都是确定的，传统的连接方式在一定程度上不能达到最精确的距离和角度，并且只能应用在室内检测，所以将设计好的数字剪切散斑干涉测量系统搭建成同轴笼式结构，将光学元件按设计系统固定成同轴的一套笼式结构系统很有必要，加上基于空间载波傅里叶变换相移法，这套无损检测系统可以达到实时、动态、可移动性便携式检测。同时，该系统在传统的迈克尔逊干涉系统上做了优化改进，采用双光阑代替传统一个光阑引入空间载波频率，传统光阑一般放置在成像透镜后面，本实用新型将光阑分别放置在两个平面镜前，分别控制物光和参考光两束光，通过光阑的两束光在同一光轴上形成夹角，更容易调节和控制散斑尺寸和空间频谱宽度，在动态实时测试过程中更容易形成载波，从而形成剪切散斑干涉场。