自控式音频扫描激振加载无损检测研究

　　1 引言

　　无损检测是以不改变被检测对象的状态和使用性能为前提，应用物理和化学等现象，对各种工程材料、零部件和产品进行有效的检验和测试，测定材料结构物理和机械性能或内在各种缺陷以及其它技术参数，借以评价它们的完整性、连续性、安全可靠性以及适用性的综合性应用的检测技术科学。几十年来，国内外许多学者在对界面内缺陷的检测及粘接质量信息评估等方面开展了一些卓有成效的研究工作，相继提出了超声技术、计算机层析技术、声发射技术、热像技术和激光全息技术等测试方法，从不同程度上解决了一些产品在线无损检测及使用寿命的可靠性预测。散斑错位术以其非接触、高精度、全场性、实时性等特点在无损检测领域备受青睐并得到充足的发展，该方法是基于对被测构件施加一定的载荷，在构件的缺陷处产生不同于其它处的较大变形。当用激光照射到被测物体表面时，在缺陷处产生散斑干涉条纹，从而使我们能够获得缺陷的位置、大小等信息。由于加载方式是数字散斑无损检测系统中必不可少的一个环节，因此针对不同的缺陷，所采用的适当加载方式对无损检测至关重要。在以往的数字错位散斑无损检测中，常用的加载方式主要有热加载、真空加载、电磁激振加载等，但因加载方式的匮乏，限制进一步拓宽其应用领域。

　　本文从电学、声学的角度自行设计了一套计算机控制的宽带音频扫描激振加载系统，研制开发了压控式音频波形发生器，该系统由计算机发出控制信号，经D/A传送给压控式音频波形发生器使产生所要求的音频信号，通过内部的功率放大器放大使其完全满足检测所需要的频响和声强的需要，并输送给大功率扬声器，从而实现了自动控制连续频率的扫描。基于宽音频扫描加载的DSSPI 无损检测系统可以实现对复合材料粘接质量的快速和在线检测，有效地表征和评价复合结构界面的粘接质量。

　　2 数字错位散斑无损检测的基本原理

　　数字散斑错位术(DSSPI)以其非接触、高精度、全场性、实时性等特点在无损检测领域备受青睐，应用该技术对界面内缺陷的检测及粘接质量评估等方面许多学者做许多研究工作。其无损检测原理是基于施加各种载荷，使被测物体在内部缺陷处产生比其它部分更大的变形，从而产生DSSPI 条纹。当用经过扩束的激光照射具有漫反射的物体时，漫反射的光线通过剪切镜将产生偏折，在像平面上产生与剪切镜的剪切角相同方向的两个错位的像，它们在像平面上互相干涉，形成散斑干涉图像。该图像由CCD经图像卡采集到计算机中，并对变形前后的两幅散斑图像做相减模式处理，在计算机显示器上即可直接显现物体变形信息的散斑条纹图。在物体变形前，物体表面任一点P1(x,y,z)和与其相对应错位点P2(x+δx,y,z)经入射光照射后，漫反射到CCD 光靶上的光波复振幅分别为F1=Aeiφ1和F2=Aeiφ2物体变形前作第一次曝光，在像平面上合成光场的光强为