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. 全息照相無損檢測 全息照相無損檢測，就是對物體變形前后的兩種狀態(tài)的波前進行比較，根據(jù)建像時物體的表面（或像面）形成的一組干涉條紋來判定缺陷的位置及大小。一般的，先拍一張待測物體的全息像，然后通過一定的加載方式（如熱載、力載、激載和真空減壓等）使物體產(chǎn)生一個相對于第一個狀態(tài)的微差變形。然后在同一張底片上進行第二次曝光，兩次全息像疊加的結(jié)果則產(chǎn)生一組干涉條紋。當待測物體完好無損時，干涉條紋呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，如間距大致相等的平行條紋（或一組同心圓環(huán)）。這種條紋是由于待測物體均勻變形引起的。但如果待測物體內(nèi)部有缺陷，則在對應的物體表面變形量與其它完好的部位變形量不同，反映在干涉條紋的形狀上，不再是平行條紋（或同心圓環(huán)），而在條紋上出現(xiàn)凸起，稱之為特征條紋。實驗證明，這種特征條紋所在的位置及覆蓋的面積大致代表待測物體內(nèi)部的缺陷的位置及大小。 全息無損檢測關鍵的地方就是采取什么樣的方法，把物體內(nèi)部缺陷反映到物體表面上來。不同形狀結(jié)構(gòu)的物體適用的方法也不同，有的幾種方法都適合，有的就不行?？傊瑢Σ煌奈镔|(zhì)采取不同的方法。 [實驗目的] 1. 掌握熱應力法測缺陷； 2. 掌握時間平均法測振形； 3. 掌握加力法測缺陷； 4. 基本了解壓差法測缺陷。 [實驗原理] 1.熱應力法測蜂窩板的缺陷 全息照相無損檢測實際是對物體變形前后的兩種狀態(tài)的波前進行比較。先在干版上拍一張待測物體靜止的全息圖，然后通過加熱使物體產(chǎn)生一個相對于第一個物體的微差變形，然后在同一張底片上進行第二次曝光，兩次全息圖疊加的結(jié)果產(chǎn)生一組干涉條紋。當待測物體完好無損時，干涉條紋呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，如間距大致相等的平行條紋（或一組同心圓環(huán)）。當待測物體內(nèi)部有缺陷時，由于物體內(nèi)傳熱的差別，導致物體對應的變形量不同，反映在干涉條紋的走向上不是平行（或同心圓）條紋。把這些條紋稱之為特征條紋，這種特征條紋所在的位置及覆蓋面積大致代表了待測物體內(nèi)部缺陷的位置及大小。 2.時間平均法測蜂鳴器的振形 對一個周期振動的物體，做連續(xù)不間斷地全息記錄，即在一定的曝光時間內(nèi)，物體位置不斷的發(fā)生變化，記錄在干版上有無數(shù)張全息圖?？梢钥闯墒菬o數(shù)個不同位置物體的全息圖的疊加。每一張全息圖對應物體的一個位置，當再現(xiàn)時，每一張全息圖再現(xiàn)出一個像的光波，這些光波互相錯開，產(chǎn)生干涉效應。當物體振動的時候，在其表面上可以產(chǎn)生振動的駐波。 因此，在波節(jié)附近物體的位移很小，振幅也小，在節(jié)點的位置物體不動。而在波腹的地方物體位移很大，振幅也大，實際物體在做簡諧振動，在靠近它的兩個最大位移位置，速度為零，作用較長的時間，所以在整個曝光時間內(nèi)累積的結(jié)果這兩個運動狀態(tài)占據(jù)優(yōu)勢。再現(xiàn)時，這種時間平均全息圖顯示出兩個極端位置之間物體位移的輪廓線（節(jié)點和節(jié)線）。這樣的全息圖實際是記錄了由振動物體散射到全息底片上的光波的時間平均的復振幅。因此稱之為“時間平均全息圖”。它記錄的是物體振動的模式。 3.加力法測蜂窩板的缺陷 加力法測量，實際是對待測物體的兩種狀態(tài)的波前進行比較。先在干版上拍一張待測物體靜止的全息圖（或加力后變形的全息圖），然后通過加力（或把力去掉物體靜止）的全息圖，使物體產(chǎn)生一個相對于第一個物體的微差變形。然后在同一張底片上進行第二次曝光。兩次全息圖的疊加結(jié)果產(chǎn)生一組干涉條紋。當待測物體內(nèi)部完好無損時，干涉條紋呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，如間距大致相等的平行條紋（或一組同心圓環(huán)）。當待測物體內(nèi)部有缺陷時，由于物體內(nèi)張力的差別導致物體對應的變形量不同，反映在干涉條紋的走向上不是平行（或同心圓）條紋。把這些條紋稱之為特征條紋，這種特征條紋所在的位置及覆蓋面積大致代表了待測物體內(nèi)部缺陷的位置及大小。 4.采用壓差法測量蜂窩板、橡膠輪胎和固體燃料的缺陷 對于非金屬或金屬與非金屬物質(zhì)的膠結(jié)，或易燃物質(zhì)，采用“壓差法”比較合適。 將待測物體放在真空室內(nèi)，對真空室抽氣，室內(nèi)氣壓發(fā)生變化。由于氣壓變化待測物發(fā)生變形。先在第一種壓強狀態(tài)下給物體曝光一次，記錄的是待測物體在此壓強下的物體表面光波。當給物體減壓（或增壓），由于壓強變化，物體產(chǎn)生一定的變形。如果待測物無缺陷，變形是均勻的，與第一個狀態(tài)下的光波發(fā)生干涉，干涉條紋是均勻的，或是間距大致相等的平行條紋，或是同心圓。當待測物有缺陷時，在有缺陷的區(qū)域通過壓力產(chǎn)生的變化與無缺陷區(qū)域通過壓力產(chǎn)生的變化不一樣，得到的干涉條紋也不同，即特征條紋。特征條紋所在的位置及覆蓋面積大致代表了待測物體內(nèi)部缺陷的位置及大小。 [實驗內(nèi)容] 一、 熱應力法測蜂窩板的缺陷 圖一 熱應力檢測蜂窩板光路圖 L—He-Ne激光器 K—曝光定時器 BS—分束器 M1、M2、M3、M4—平面反射鏡 L1、L2—擴束鏡 O—蜂窩板 D—電爐 1．按圖一設置光路，分光比1:1左右，夾角20～40，光程差近似相等。 2．曝光時間，實時法，曝光2秒，40mW激光器，顯影一分鐘，原地顯影，水洗、定影、水洗、漂白、水洗、晾干。此時打開激光器（原光路不動），眼睛通過全息圖看物體，在物體上可能有1～2條條紋在閃動（該條紋是干版經(jīng)過沖洗后晾干，乳劑未回到原來位置造成的），用條紋調(diào)制法，輕輕地擰動物光中擴束鏡的螺釘，條紋可以調(diào)得比較清晰，或呈平行條紋或呈同心條紋。 3．給電爐加熱約150s，監(jiān)視條紋，停止加熱后，大約100～150s，條紋缺陷反映比較明顯，在有缺陷的地方，條紋出現(xiàn)異常；無缺陷的地方，條紋始終是規(guī)則的。 4．如果采用二次曝光的方法，即第一次在物體靜止時曝光一次，曝光時間2秒鐘，然后接通電爐，給物體加熱150s，停止加熱后100～150s，第二次曝光，曝光時間2秒。 5．第二次曝光后，取下干版進行顯影、水洗、定影、水洗、晾干，還可以進行漂白、水洗、晾干。 6．將晾干后的全息圖用原參考光照明（或一束擴束光照射全息圖），在原來放物體的位置，物體上有干涉條紋，無缺陷的地方條紋均勻，有缺陷的地方條紋異常。 二、 時間平均法測蜂鳴器的振形 圖二 熱應力檢測蜂窩板光路圖 L—He-Ne激光器 K—曝光定時器 BS—分束器 M1、M2、M3、M4—平面反射鏡 L1、L2—擴束鏡 K1—開光 H—干版 O—物體（蜂鳴器） 1．按圖二設置光路。將所有有用的光具座與激光器調(diào)成等高。讓物光與參考光光程差接近于零。物光與參考光光強比為1:1左右，夾角20～40。 2．裝上干板，穩(wěn)定2分鐘（消除應力），然后曝光，曝光時間1.5s。先開快門，后開蜂鳴器，讓蜂鳴器振動落在1.5s內(nèi)。 3．取下干板，進行沖洗（顯影、水洗、定影、水洗），為提高衍射效率，還可以進行漂白（把振幅型變成位相型），水洗，晾干。 4．把照好的全息圖放在原光路中，擋上物體（或用一束擴束激光照在全息圖上）。在物體上有清晰的同心圓，邊緣較密，越往中心條紋越疏。這是因為在蜂鳴器的邊緣振動頻率高，振幅小，越往中心振動頻率越低，振幅逐漸加大。 圖三 蜂鳴器振動再現(xiàn)全息圖 圖四 航空發(fā)動機葉片振形圖 三、 加力法測蜂窩板的缺陷 圖五 加力法測蜂窩板缺陷 L—He-Ne激光器 K—曝光定時器 BS—分束器 M1、M2、M3、M4—平面反射鏡 L1、L2—擴束鏡 O—蜂窩板 G—加力裝置 H—全息干版 1． 按圖五設置光路。將所有有用的光具座與激光器調(diào)成等高。 2． 讓物光光程盡量等于與參考光光程；物光與參考光光強比為1:1左右，夾角約20～ 40。光路調(diào)好后，在暗室中裝上干版，穩(wěn)定二分鐘（消除應力），給物體在靜止時曝光一次，曝光時間1.5～2.5s（先照一張實時的全息圖，為的是找到缺陷變化最佳時的力）。然后將干版原地（實時）處理，顯影、水洗、定影、水洗，為提高衍射效率也可漂白、水洗、晾干。 3． 再現(xiàn)時，眼睛通過全息圖看物體，用條紋測試法（調(diào)節(jié)物光擴束鏡上下螺釘）使條 紋變成清晰的平行條紋（或同心圓）。 4．給物體均勻加力，一面加力，一面觀察條紋變化，直至有缺陷的條紋出現(xiàn)，再加力，缺陷條紋越來越清晰，在最清晰的地方記下加力的大小。如果再加力，條紋變細變模糊，再加力條紋逐漸消失，這說明力加大了，物體變形量太大，不再有干涉了。 5．用實時法找到缺陷條紋最清晰時所用的力的大小，如F。 6．用二次曝光法，首先給物體在靜止時曝一次光，曝光時間1.5s，然后給物體加力，加到F大小，穩(wěn)定二分鐘。第二次曝光，時間仍為1.5s，取下干版進行沖洗（顯影、水洗、定影、水洗，為提高效率還可以漂白、水洗、晾干）。 7．將處理好的全息圖放在原光路上，擋住物光（或另一束激光擴束照在全息圖上），透過全息圖會看到在物體上有干涉條紋。如果物體無缺陷，全息圖的條紋是均勻有規(guī)則的平行直線（或同心圓環(huán)），如圖六（a或b）。如果物體有缺陷，干涉條紋有異常，如圖七（a或b）。條紋出現(xiàn)凸包的地方就是要檢測的缺陷。 圖六 圖七 四、采用壓差法測量蜂窩板、橡膠輪胎和固體燃料的缺陷 圖八 全息壓差法測量裝置 L—He-Ne激光器 K—曝光定時器 BS—分束器 M1、M2、M3、M4—平面反射鏡 L1、L2—擴束鏡 O—物體 Z—真空罩 G—工作臺 i—真空泵 H—全息干版 1．按圖八設置光路。將所有有用的光具座與激光器調(diào)成等高。 2．調(diào)光路，使物光光程BSM2+ M2O+HO等于參考光光程BSM3+ M3H；物光與參考光的夾角大約在20～40左右；物光與參考光的光強比在1:2～1:4之間。 3. 在暗室中裝上干版，穩(wěn)定二分鐘（消除應力），根據(jù)待測物體反光強弱選擇曝光時間（純黑物體最好涂上白漆或銀粉之類增強反光強度）。一般在2～10秒鐘。曝光過后，第一張最好選擇實時法找到待測物體缺陷變化最佳的氣壓。 4. 曝光過后將干版原地（實時）處理，顯影、水洗、定影、水洗，為提高衍射效率也可漂白、水洗、晾干。此時打開電源（原光路不變），眼睛看著物體方向，在干版上會有1～2條粗條紋（該條紋是干版經(jīng)過沖洗晾干，乳劑有微小變形造成的）。 5．用條紋調(diào)制法，輕輕地旋轉(zhuǎn)物光反射鏡，將原粗條紋變多幾條，或平行條紋或同心圓條紋。 6．打開壓縮機氣閥，真空室內(nèi)壓強逐漸降低，注意觀察干版上的條紋，隨著氣壓的變化，條紋也發(fā)生變化，直到缺陷條紋（特征條紋）比較明顯。記下壓縮機抽氣時間（或壓強），以便第二次曝光使用。此時停止抽氣。如果繼續(xù)抽氣，壓強減小，條紋變細變多，缺陷逐漸模糊，直到條紋消失。 .