一种电磁声-激光非接触式声学无损检测系统和方法与流程
本技术涉及声学无损检测，特别是涉及一种电磁声-激光非接触式声学无损检测系统和方法。
背景技术：
1、声学无损检测技术具有广泛应用，具有检测范围广、检测深度大、检测速度快、穿透能力强以及缺陷定位准确等优势。目前，传统的压电超声技术虽然成熟，但受限于耦合剂、压电晶片耐热等因素，其适用范围受到温度限制，一般仅能在150℃以下获得良好检测效果，且在自动扫查检测中，往往需要额外配备耦合液喷涂装置，不仅限制了其应用场景，还使得系统更加复杂。电磁声检测技术和激光超声技术作为典型的非接触声学检测技术，在科学研究工业检测中已获得广泛应用。但纯粹的电磁声或激光超声的激发接收系统在执行非接触式检测时，还存在诸多劣势。
2、由于电磁声检测技术的换能效率低，在非接触提离检测时，单纯的电磁超声发射接收获取的信号信噪比低，且电磁声传感器的线圈通常需要紧密贴近被检对象表面才能够接收到良好信号，导致电磁声接收传感器的提离距离受限。由于电磁超声接收的信号，为表面振动在接收线圈内感应出的电流信号，获取量为间接量，无法直接获取振动位移、速度、加速度等本征信息，获取信息量受线圈形式限制，难用于多模态检测，无法真正实现非接触式声学无损检测。
3、激光超声通过功率激光的热弹机制产生声波，通过激光干涉法实现声波微振动的测量。激发过程中脉冲激光的能量发射到被检对象表面，大部分能量被被检对象表面吸收，长时间的激光超声检测大概率导致被检对象表面的烧蚀损伤。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种电磁声-激光非接触式声学无损检测系统和方法，可以真正实现非接触式声学无损检测，提高非接触式电磁声信号的信噪比，同时避免激光超声技术作为激励源时对被检对象的烧蚀效应。
2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案。
3、第一方面，本技术提供了一种电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，所述电磁声-激光非接触式声学无损检测系统包括上位机主控模块、脉冲发射模块、电磁声-激光非接触式声学传感器和激光测振模块。
4、所述上位机主控模块的输出端与所述脉冲发射模块的输入端连接，所述脉冲发射模块的输出端与所述电磁声-激光非接触式声学传感器的输入端连接，所述电磁声-激光非接触式声学传感器的输出端与所述激光测振模块的输入端连接，所述激光测振模块的输出端与所述上位机主控模块的输入端连接。
5、所述上位机主控模块用于向所述脉冲发射模块下发指令，所述指令为控制所述脉冲发射模块发射脉冲信号的指令。
6、所述脉冲发射模块用于在接收到所述上位机主控模块下发的指令后，向所述电磁声-激光非接触式声学传感器发射所述脉冲信号。
7、所述电磁声-激光非接触式声学传感器设置于被检对象表面的正上方，所述电磁声-激光非接触式声学传感器包括电磁声激发模块和激光测振接收探头模块；其中，所述电磁声激发模块的输入端与所述脉冲发射模块的输出端连接，所述激光测振接收探头模块的输出端与所述激光测振模块的输入端连接；所述电磁声激发模块用于在接收到所述脉冲发射模块发射的所述脉冲信号后，向被检对象表面的测量点处发射电磁声信号，所述激光测振接收探头模块用于向被检对象表面的测量点处发射激光信号，并接收被检对象表面的测量点处在所述激光信号下产生的反射光信号，并将所述反射光信号发送至所述激光测振模块。
8、所述激光测振模块用于对所述反射光信号进行解调处理，得到所述被检对象表面的测量点处的振动位移、速度和加速度信息，并将所述振动位移、速度和加速度信息发送至所述上位机主控模块。
9、可选地，所述电磁声激发模块包括磁体和线圈，所述磁体设置于所述线圈的正上方，所述磁体和所述线圈用于产生所述电磁声信号，并将所述电磁声信号发射至所述被检对象表面的测量点处。
10、可选地，所述磁体为环形柱状磁体，所述线圈为螺旋线圈，所述环形柱状磁体设置于所述螺旋线圈的正上方。
11、可选地，所述磁体为两个方形磁体，所述线圈为跑道线圈，两个所述方形磁体并列排布，并均设置于所述跑道线圈的正上方，两个所述方形磁体的磁极方向相反。
12、可选地，所述磁体为两个环形柱状磁体，所述线圈为螺旋线圈，两个所述环形柱状磁体同轴安装，并均设置于所述螺旋线圈的正上方，两个所述环形柱状磁体的磁极方向相反。
13、可选地，所述激光测振接收探头模块包括一个激光测振接收探头，所述激光测振接收探头垂直于被检对象表面，所述激光测振接收探头用于沿被检对象表面的垂直方向，向被检对象表面发射所述激光信号，并接收被检对象表面的垂直方向上的所述反射光信号。
14、可选地，所述激光测振接收探头模块包括两个激光测振接收探头。
15、其中一个所述激光测振接收探头垂直于被检对象表面，用于沿被检对象表面的垂直方向，向被检对象表面发射所述激光信号，并接收被检对象表面的垂直方向上的所述反射光信号。
16、另外一个所述激光测振接收探头与被检对象表面之间设置有夹角，用于沿被检对象表面的倾斜方向，向被检对象表面发射所述激光信号，并接收被检对象表面的倾斜方向上的所述反射光信号。
17、可选地，所述激光测振接收探头模块包括三个激光测振接收探头。
18、其中一个所述激光测振接收探头垂直于被检对象表面，用于沿被检对象表面的垂直方向，向被检对象表面发射所述激光信号，并接收被检对象表面的垂直方向上的所述反射光信号。
19、另外两个所述激光测振接收探头分别与被检对象表面之间设置有夹角，分别用于沿被检对象表面的倾斜方向，向被检对象表面发射所述激光信号，并接收被检对象表面的倾斜方向上的所述反射光信号。
20、可选地，所述上位机主控模块内置有脉冲发射控制软件和激光测振控制软件。
21、所述脉冲发射控制软件用于设定所述脉冲发射模块输出的所述脉冲信号的波形、频率和幅值。
22、所述激光测振控制软件用于控制所述激光测振接收探头模块发射所述激光信号时的功率和发射方向，并对所述反射光信号以及所述振动位移、速度和加速度信息进行解调和显示。
23、第二方面，本技术提出了一种电磁声-激光非接触式声学无损检测方法，所述电磁声-激光非接触式声学无损检测方法包括以下步骤。
24、利用上位机主控模块向脉冲发射模块下发指令，所述指令为控制所述脉冲发射模块发射脉冲信号的指令。
25、根据所述指令，利用脉冲发射模块向电磁声-激光非接触式声学传感器发射所述脉冲信号。
26、利用所述电磁声-激光非接触式声学传感器中的电磁声激发模块向被检对象表面的测量点处发射电磁声信号，通过激光测振接收探头模块向被检对象表面的测量点处发射激光信号并接收反射光信号。
27、利用激光测振模块对所述反射光信号进行解调处理，得到被检对象表面的测量点处的振动位移、速度和加速度信息。
28、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果。
29、本技术提供了一种电磁声-激光非接触式声学无损检测系统和方法，该电磁声-激光非接触式声学无损检测系统包括上位机主控模块、脉冲发射模块、电磁声-激光非接触式声学传感器和激光测振模块，其中，采用电磁声-激光非接触式声学传感器，将电磁声检测技术和激光测振技术结合进行非接触式声学无损检测，通过将电磁声-激光非接触式声学传感器设置于被检对象表面，在脉冲发射模块的脉冲信号的激励下，使电磁声-激光非接触式声学传感器的电磁声激发模块向被检对象表面的测量点处发射电磁声信号，并由激光测振接收探头模块向被检对象表面的测量点处发射激光信号并接收反射光信号，从而通过对反射光信号进行解调处理，即可检测出被检对象表面的测量点处的振动位移、速度和加速度等信息，从而基于电磁声检测技术和激光测振技术实现了真正的非接触式声学无损检测，有效提高了非接触式电磁声信号的信噪比，并避免了激光超声技术作为激励源时对被检对象的烧蚀效应，保证被检对象在检测过程中不受损伤。
技术特征：
1.一种电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述电磁声-激光非接触式声学无损检测系统包括上位机主控模块、脉冲发射模块、电磁声-激光非接触式声学传感器和激光测振模块；
2.根据权利要求1所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述电磁声激发模块包括磁体和线圈，所述磁体设置于所述线圈的正上方，所述磁体和所述线圈用于产生所述电磁声信号，并将所述电磁声信号发射至所述被检对象表面的测量点处。
3.根据权利要求2所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述磁体为环形柱状磁体，所述线圈为螺旋线圈，所述环形柱状磁体设置于所述螺旋线圈的正上方。
4.根据权利要求2所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述磁体为两个方形磁体，所述线圈为跑道线圈，两个所述方形磁体并列排布，并均设置于所述跑道线圈的正上方，两个所述方形磁体的磁极方向相反。
5.根据权利要求2所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述磁体为两个环形柱状磁体，所述线圈为螺旋线圈，两个所述环形柱状磁体同轴安装，并均设置于所述螺旋线圈的正上方，两个所述环形柱状磁体的磁极方向相反。
6.根据权利要求1所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述激光测振接收探头模块包括一个激光测振接收探头，所述激光测振接收探头垂直于被检对象表面，所述激光测振接收探头用于沿被检对象表面的垂直方向，向被检对象表面发射所述激光信号，并接收被检对象表面的垂直方向上的所述反射光信号。
7.根据权利要求1所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述激光测振接收探头模块包括两个激光测振接收探头；
8.根据权利要求1所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述激光测振接收探头模块包括三个激光测振接收探头；
9.根据权利要求1所述的电磁声-激光非接触式声学无损检测系统，其特征在于，所述上位机主控模块内置有脉冲发射控制软件和激光测振控制软件；
10.一种电磁声-激光非接触式声学无损检测方法，其特征在于，所述电磁声-激光非接触式声学无损检测方法包括：
技术总结
本申请公开了一种电磁声‑激光非接触式声学无损检测系统和方法，涉及声学无损检测技术领域，系统包括上位机主控模块、脉冲发射模块、电磁声‑激光非接触式声学传感器和激光测振模块；上位机主控模块用于向脉冲发射模块下发指令；脉冲发射模块用于向电磁声‑激光非接触式声学传感器发射脉冲信号；电磁声‑激光非接触式声学传感器中的电磁声激发模块用于向被检对象表面测量点处发射电磁声信号，激光测振接收探头模块用于发射激光信号并接收反射光信号；激光测振模块用于解调反射光信号以获取被检对象表面测量点处的振动位移、速度和加速度信息。本申请可以提高非接触式电磁声信号的信噪比，避免激光超声技术作为激励源时对被检对象的烧蚀效应。
技术研发人员：郑阳,郭新峰
受保护的技术使用者：中国特种设备检测研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5