电子散斑干涉无损检测技术的应用现状

　　电子散斑干涉(ESPI)技术[1]是一种非接触式全场实时测量技术,因其通用性强、测量精度高、频率范围宽及测量简便等优点,近年来获得了快速发展。电子散斑干涉无损检测技术可以完成位移、应变、表面缺陷和裂纹等多种测试。

　　1　ESPI基本原理

　　电子散斑干涉技术是以激光散斑作为被测物场变化信息的载体,利用被测物体在受激光照射后产生干涉散斑场的相关条纹来检测双光束波前后之间的相位变化。一束激光被透镜扩展并投射到被检测物体的表面上,反射光与从激光器直接投射到摄像机的参考光光束发生干涉,在被照射的表面产生散斑场及一系列散斑图像。当物体运动时,这些散斑会随之发生变化,这些变化表征出被测物体表面的位移场变化或形变信息。使用CCD(电荷耦合器件)摄像机得到视频信号,由计算机软件处理分析后在监视器上显示出表征物场变化的散斑干涉条纹图,通过数值计算将这些条纹解析为人们所熟知的物理量。

　　电子散斑干涉技术将全息干涉条纹图像转化为数字图像存储在计算机中进行运算和处理,处理过程实现了数字化、自动测量和对结果的直观解释。

　　通过布置不同光路,电子散斑干涉技术可测量物体的离面位移和面内位移。图1是离面位移测量示意图,图中M表示反射棱镜,BS1和BS2为分光棱镜。激光束经分光棱镜BS1后分成测量光束和参考光束,测量光束照射到被测物体上;扩束后与经反射棱镜后的参考光束在分光棱镜BS2中发生干涉,CCD摄像机记录干涉条纹,将图像信息传送到计算机中处理,最后在显示器上实时显示测试结果。

　　2　ESPI无损检测技术的优点

　　电子散斑干涉无损检测技术是基于物体结构损伤处的外表面在静载荷或动载荷的作用下会产生非均匀的表面位移或变形,在有规则的干涉条纹中会出现明显的异状,如不连续、突变的形状变化和间距变化等;通过测算这些微小的变化,便可查明物体内部缺陷及其位置。

　　与常规无损检测手段如射线、超声波、电磁、渗透和磁粉检测技术等相比,电子散斑干涉技术主要有以下优点①测量信息丰富,可实现实时处理,测量精度高,能达到激光的波长级别。②能进行全场检验,使用方便,检测效率高,适用于形状比较复杂的物体。③检测结果易于保存,电子散斑条纹图可以数字形式保存在存储介质中,便于后续处理分析。④采用相减模式处理干涉散斑条纹,消除了一般杂散光的影响;测试仪器可在较强的光照条件下工作,即使在太阳光下也可测量高温物体的损伤。

　　3　ESPI无损检测技术的应用

　　近年来,激光全息无损检测技术有了很大发展,已成功应用于许多工程机械的无损检测中[2],例如飞行器部件、复合材料分离部位、蜂窝结构和火箭推进剂药柱中的裂纹、分层、开裂和气孔等缺陷检测。图2和3是电子散斑干涉测试系统检测到航天结构