光电检测技术论文范文第1篇

2011年12月27日由国家档案局技术部组织专家，对由国家档案局档案科学技术研究所、中央档案馆信息中心和北京盛赞光盘备份技术有限公司共同完成的“光盘图像文件自动检测平台”项目进行鉴定，并通过了鉴定。该项目围绕着电子档案移交接收和数字化成果验收过程中，以光盘为主要载体的图像文件自动检测问题进行研究。

在现行的相关标准规范中明确要求对接收的电子档案和载体进行鉴定检测。GB／T 18894――2002《电子文件归档与管理规范》中规定“电子文件的鉴定工作，应包括对电子文件的真实性、完整性、有效性的鉴定”。“对磁性载体每满2年、光盘每满4年进行一次抽样机读检验，抽样率不低于10％，如发现问题应及时采取恢复措施”。DA／T38-2008《电子文件归档光盘技术要求和应用规范》中规定“归档光盘检测的时间周期为：未达到一级预警线，归档光盘每两年检测错误率一次；从一级预警线到二级预警线之间，归档光盘每一年检测错误率一次；从二级预警线到三级预警线之间，归档光盘每半年检测错误率一次”。而随着光盘载体的大量产生，需要有与之相适应的光盘载体自动检测平台。

项目研究是以我国档案行业相关标准为依据，结合电子档案光盘载体在档案馆工作中的实际情况，在认真调查、创新思考的基础上，针对光盘可读性、电子文件可读性、图像文件规范性和光盘可靠性进行自动检测研究，力图建立一个与档案信息化建设进程相匹配的光盘和图像文件自动检测平台，服务于档案行业。

只有在理论突破创新的基础上，才能完成创新型的技术实现。首先在理论上将“电子文件真实性、完整性、有效性和长期可读”一个既有深度又有广度，既有全面性又有完整性的一个原则性要求，如何落实到技术实现上?真实性是电子档案从产生开始，在整个生命周期中由系统工程保证的，此项目所解决的是阶段性的工作。在电子档案接收和数字化成果验收过程中真实性主要是依赖于数据来源途径的正确性；完整性和有效性部分地可以用规范性表述；有效性和长期可读可以部分地用可读性和可靠性表述。将“电子文件真实性、完整性、有效性和长期可读”的整体性、原则性要求具体落实到自动检测过程中，对光盘和图像文件“可读性、规范性和可靠性”验证，将一个原则性要求转化成为可实施的技术性要求。

在技术实现方面，将光盘物理检测与图像文件检测有机地整合在一起。光盘可读性检测与文件可读性检测同步进行，光盘主要物理参数检测与图像文件规范性检测同步进行。同步技术是项目的技术核心之一。

项目研究成果主要以“光盘检测软件”形式呈现，光盘检测仪是配套必需设备，光盘检测仪所用光驱必须是兼容CD／DVD格式的高精度检测光驱。对接与控制技术同样是项目的技术核心之一。

光盘检测软件包括两大部分：一是检测功能实现部分，二是光盘检测仪驱动控制部分。软件是在前期已有技术积累的基础上的再创新和再提高。

光盘检测软件共有六个模块：文件管理、全盘扫描、数据(文件)检测、移交检测、光盘复检和检测管理。

全盘扫描，验证光盘的可读性和文件的可读性。对CD／DVD光盘进行全盘扫描。提取光盘背景文件、验证光盘可读性和文件可读性，验证光盘是否存在不可修复坏点和文件是否有损坏。

数据检测，验证目录文件规范性、图像文件规范性、图像加工质量和文件挂接正确性。

移交检测，数据检测和光盘检测的同步检测。光盘检测主要是对CD／DVD光盘刻录后主要物理参数的检测。CD：块错误率BLER，不可校正错误E32，信号对称度SYM，抖晃Jitter；DVD：奇偶校验内码错误PIE，奇偶校验外码失败POF，信号不对称度ASYM，抖晃DC Jitter。

光盘复检，对已经检测过的光盘及存档光盘进行的再次检测。

光盘检测有两种方式，一种是全盘逐点扫描检测即全盘检测，一种是半径抽点检测即快速检测。两种方式具有可选择性，使用者根据需要进行选择。刻录后的光盘初次检测和接收检测须采用全面检测，光盘复检即再次检测可采用全面检测也可以选择采用快速检测，两种检测的测量值会有所不同。两种检测方式均可以给出检测结果和评定结论。判断光盘可归档、―级预警、二级预警、三级预警等级别。

检测管理，对于检测结果和检测报告进行管理和输出。

光盘检测软件解决了档案行业电子档案进馆接收、数字化成果验收采用人工检查效率低，难以保证电子档案质量的问题。实现了进馆接收、数字化成果验收专业化和自动化，可提高工作效率和工作质量，为电子档案以光盘为载体的长期保存提供了技术保障，对档案行业数字资源体系建设具有积极的意义。

项目的作用和推广前景主要表现在以下几个方面：

1　光盘进馆接收检测。光盘检测软件将图像文件自动检测与光盘自动检测相结合，两项检测同步进行。可验证电子档案的可读性、规范性和挂接正确性以及移交光盘的品质。

2　数字化成果验收。全国每年数亿计的扫描数字化加工形成的图像文件，成果验收缺少有效的检测方法，光盘检测软件可以为发包方的档案部门提供一个有效的检测手段，准确把握数字化成果的质量与数量。

光电检测技术论文范文第2篇

随着城市化进程的加快，城市交通也得到了很大的发展，人们也越来越关注公路桥梁检测技术的发展和应用。在公路运输承载重量不断发展的情况下，需要对公路桥梁质量要求进行满足，对其安全性进行保障，因此公路桥梁的质量需要很强。所以需要对公路桥梁的检测技术进行分析，检测桥梁工程中的存在的质量问题，从而促进公路桥梁事业发展地更好。本文围绕着公路桥梁检测技术分析与应用研究这一主题展开了讨论。

关键词：

公路桥梁；检测技术；应用研究

随着我国经济的发展，城市建设不断加快，交通事业也因此而发生了变化，其车流量不断增加，在这种情况下，公路桥梁对工程质量和承载力的要求也越来越高，其所负荷的重量也越来越大，长此以往，公路桥梁就容易出现质量上的问题。因此有必要对公路桥梁检测技术进行深入的分析和研究，从而使其能够更好地进行应用［1］。

1无线电检测技术

对于钢桥疲劳损伤现象，美国联邦公路管理局就曾经为其进行了桥梁检测设备的开发，这一检测设备的主要原理就是，桥梁长期承受具有周期特点的荷载是导致钢桥构件裂缝产生的主要原因。桥梁结构具有较为细微的雷锋扩大成都，但其表面扩大会因为能量的释放而造成应力波产生。无线电检测技术可以对其准确位置以及一定数量应力波进行确定。同时，美国联邦公路管理局还进行了声发检测技术的开发，这一技术通常是在矿山地压施工质量的检测中进行应用，现阶段其应用范围已经拓展到了飞机、造船业、化工容器、水坝、高架桥梁等行业。目前，我国已经将发射类型的桥梁检测设备生产了出来，并且已经成功应用于检测桥梁的工作中。声发射类型检测设备可以仔细了解桥梁各类材料的裂纹发展、分布等内部情况，在了解材料内部情况后，需要深入研究桥梁的施工技术，从而对桥梁的使用寿命进行预测。声发检测设备是通过对各类材料内部声波的纵波传播方向和传播速度进行掌握，然后与传感器接触纵波的时差进行结合，从而判断材料内部缺陷所在的位置［2］。小波形的分析就是小波分析，其经常被用在对桩基检测结构和桥梁结构的分析中。

2红外热像仪及雷达检测技术

雷达、红外热像仪以及超声波检测技术都可以用于检测桥梁质量，在一天时间内可以准确测量上千公里路面或几十种桥梁的桥面。红外摄影机是红外热像仪获得桥梁温度的主要途径。桥梁薄处就犹如一个绝缘体且其内部充满了空气，因此这一点的温度就比较高，热点部分的混凝土与其他点相比温度上升速度更快。雷达探测受测目标主要通过电磁波来实现，其主要过程为将电磁脉冲发射到受测目标，使其构成电磁波，在混凝土异质界面可以进行发射，从而形成回波。混凝土与回波之间的关系十分紧密，其波形交替变化，可以用来检测混凝土的裂缝情况和损害情况。联合使用雷达和红外热像仪能够对大多数公路桥梁的损害种类进行有效检测。

3感应检测技术

感应检测技术具有非常广的应用范围，传感器中专门用来检测桥梁物理量的种类非常多。加速计经常用在对桥梁钢筋断裂造成的应力波的测量中;可以在桥梁梁体内部埋藏小型感应装置，主要用于混凝土的导电率、离子含量与钢筋锈蚀情况进行测量;位移传感器主要用来测量桥梁翼墙的位移［3］。这些设备具有价格低廉、性能稳定、结构简单的特点，从容大量使用在桥梁和在建桥梁中。

4光纤传感器检测技术

目前光纤传感器具有非常广泛的应用范围，其已经有100种以上的物理量检测种类，温度、振动、电场、电压、水声、辐射、压力、位移、电流、磁场、液压等物理量都是最为常见的。拉压影响光纤后，布里渊射光的位置也因此发生了变化，这就是使用传感器检测桥梁质量的工作原理。在观察频率后，布里渊射频移与光纤轴向的应变量之间的关系成正比。在对光纤温度和布里渊散射频移应用检测设备进行测量后，可以更具测量结果进行桥梁变形情况的进一步计算。以“光损”的测量情况为标准，对桥梁的变形详细数据进行计算，其计算结果可以精确到0．02毫米。在明确光脉冲反射传输时间后，可以对桥梁变形具置进行明确，确保其具有小于0．75毫米的误差。在检测桥梁的过程中这两种方法结合起来，可以对一定长度内桥梁的变形位置和变形大小等情况进行了解［4］。再狭窄范围内光纤传感器能够将测量结果实现，所以在施工过程中可以在桥梁中埋藏传感器，通过传感器的两侧接收仪器能够对桥梁质量实现长期监控。

5其他桥梁检测技术

5．1智能支座

智能支座有多个光学纤维传感器设置在内部，其作用主要是对桥梁的压应变和剪力进行测量。测量设备内具有光学纤维传感器，通过传感器可以采集桥梁活载和恒载的分布情况，还可以通过这一依据判断桥梁技术状况。

5．2激光系统

这一技术是对手册目标使用激光系统进行测量，主要测量其三维目标。激光系统在测量普通钢材、混凝土和木材时具有良好的效果。激光系统能够对因为汽车造成的桥梁变形的部分进行准确快速的测量，在长时间检测后还能分析对比其坐标数据，对桥梁是否出现沉降、产生预应力等损伤进行判断。

5．3新型传感器

国内外已经出现超声波三向风速仪、磁通量传感器、三向加速度计、光纤光栅问题传感器等多种传感器［5］。我国早期建设的桥梁中大部分都已经到了爆发病害的时期，设备不完善、检测设备昂贵、检测设备功能单一、桥梁检测工作量大等问题突出。相较于国外的桥梁检测技术，我国的检测技术还存在很多问题，但其具有很大的进步空间，国内桥梁检测技术还需要很长一段时间的努力才能实现自动化、智能化和信息化。

6结语

本文就公路桥梁检测技术分析与应用进行了探讨，分析介绍了无线电检测技术、红外热像仪及雷达检测技术、感应检测技术、光纤传感器检测技术、其他桥梁检测技术等检测技术。随着经济的发展、社会的进步，目前公路基础建设也进入了新的发展阶段，公路通行压力也随着公路桥梁工程的发展不断增加，目前桥梁承载力已经对社会需要无法满足。目前，社会需要越来越高的公路桥梁承载力和施工质量，所以桥梁施工企业需要对其桥梁检测技术进行不断的更新研究，对检测技术进行不断地优化，将桥梁中的问题进行及时发现和处理，从而对桥梁质量进行保证，使得交通能够正常运行［6］。

参考文献:

［1］林俊，姜小磊．公路桥梁试验检测技术及应用研究［J］．交通世界(建养．机械)，2013，12:268～269．

［2］罗伟，龚涛．新时期公路桥梁检测质量控制与检测技术应用实践分析［J］．黑龙江交通科技，2015，02:165．

［3］刘宇虹，邹绍琴．论公路桥梁检测技术及应用［J］．中国水运(下半月)，2014，07:274～275．

［4］刘宇虹，邹绍琴．论公路桥梁检测技术及应用［J］．中国水运(下半月)，2014，07:274～275．

［5］陈睿．静载试验在公路桥梁检测中的分析应用［J］．广东交通职业技术学院学报，2015，01:24～27．

光电检测技术论文范文第3篇

[关键词]转速计量 检测技术 发展现状 存在问题 计量分类

中图分类号：TH824.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0378-01

1 转速计量技术中存在的问题

在对转速表计量检测过程中，我国转速计量技术应用中一直存在着很大的分歧，主要来源于脉冲光源式测速装置能否与转速能源装置设计共同存在。一部门比较专业的操作计量技术人员认为用脉冲光源测速装置作为转速计量设计标准目标，有利于提升数据测量的准确度，而从另一个因素考虑，如果这种设置方法作为转速计量的不同存在形式，由此造成转速计量发展秩序比较混乱。通过调查分析研究，脉冲光源的测速装置与转速计量存在着明显的不同之处，用脉冲光源测速装置对转速表进行检测，这种方式是不提倡的。当前的转速计量检测技术准确度比较高，但它与转速标准装置的功能效果存在着一定的差异。由于脉冲光源光强过大，造成检测技术人员无法获取信号资料，变跳速度过于频繁不能及时反射出真实的信号，与光电式转速表的实际测量情况存在着明显差异。因此需要不断深入研究调查转速装置，才能有效确保整个转速系统功能的正常运转。脉冲光源主要用于光电式转速表的细节检测，对其他类型转速表的检测是非常不适用的。针对以上存在的这些问题？，运用更准确科学的方式使我国对转速计量方法进行了广泛调整。

2 转速计量的分类及检测技术

转速测量技术在科学技术发展下不断深入创新，在旋转物体速度测量程序中运用了不同的方案模式，达到了准确测量的发展目标，转速计量根据测量模式进行分类，主要分为接触式和非接触式两种，？转速计量根据工作原理进行方式选择，主要有机械式、激光式、磁电式等。目前使用纯机械方式式转速表的用户逐渐减少，？并呈现将被电子计数式转速表逐渐取代的趋势。

（1）在机械式转速表检测程序中，将转速表与机械装置相互连接，从转速标准装置中输出轴获进行标准转速输入和计量。在检测时应该提前观察好被检测表的连接状态在进行有效操作。

（2）光电式转速表

在光电式转速表检测时主要使用两种检测方式采用转速标准装置和采用脉冲光源测速装置？，利用反射效果将纸贴于装置的测速盘上？，由转速标准装置通过测速盘输出标准转速，进行检测。采用脉冲光源测速装置通常由频率信号发生器、频率计数计及一个发光二极管组成。两种检测装置的工作原理有质的差别。脉冲光源测速装置能否做为标准？，在转速界争议较大？，下面给出较为详细地讨论。

（3）频闪式转速表

频闪式转速表利用的是频闪效应原理。检测此类转速表时？，需先在转速标准装置测速盘上做出明显的标记，当标准装置转轴的转速与被测转速表闪光频率相等或成一定倍数关系时？，？转轴上的标记呈现停留不动的状态，这时，？转速表显示值与频闪象停留序数的乘积即为转速表的实测值。

（4）磁电式转速表

磁电式转速表利用的是非电量电测的原理？，？它包括磁感应式、电脉冲式和电动式转速表等。这类转速表有接触式和非接触式两种。根据被测表工作原理的不同？，所选用的检测方法也不同，但是都可在转速标准装置上进行检测。磁电式转速表大多由传感器和显示器两部分组成。检测接触式转速表时，？将传感器与转速标准装置转轴连接？，转轴旋转时使传感器产生电信号？，显示器显示的即为转速表实测值。检测非接触式转速表时？，应根据传感器的结构原理设法使转速标准装置与传感器之间形成磁场？，传感器输出电信号给显示器？，显示的即为转速表实测值。

3 转速计量标准溯源体系的现状

我国转速计量技术近年来得到了很大的发展，研制了高精度转速计量标准装置和制定了一系列的转速方面的检定规程，形成了自社会公用计量标准以下的转速检定体系，在为国民经济主战场服务和保证全国转速量值的准确统一方面发挥了很好的作用。我国转速溯源体系的现状是国家转速基准和转速计量检定系统均为空白。也正是由于没有更高一级的转速标准源（或是基准）可实现对标准装置的溯源？，也没有准确度高于？1？×10-5？以上的转速测量仪可用来检定现有的标准装置，所以，？目前转速标准装置只能采用准确度和稳定性最高（准确度为？10-4），？与其等精度的转速测量仪进行比对和旁证。而转速测量仪的准确度也处于无法确定的状态。

第一？，就转速量值溯源及转速基准的定义和实现等关键问题，在国内转速计量专家中认识上未达到统一？，在某种程度上影响专业的发展。无需质疑，转速这一工程单位应该溯源到时间/频率这一基本量上。但是如何实现溯源，转速基准应该是一个机械转速源还是高精度的脉冲信号源，这些问题多年来一直困扰着从事转速计量的技术人员？，分歧比较大。第二，转速标准装置控制系统的准确度是由转速给定信号源和系统锁相精度决定的。由于晶振的准确度和稳定度都可以达到很高？，？所以转速给定信号源的误差影响很小。而锁相精度除电气控制系统外？，装置的结构和制造精度对其影响很大？，因为调速机构及齿轮变速机构属于机械传动系统，？以目前的科学技术水平和制造工艺能力，？要想在原设计构思和原理的基础上？，？只是通过提高机械传动系统的传动精度，？减小制造工艺误差？，降低振动噪声？，以期获得高精度的转速信号，？研制出准确度优于？10-5？或10-6以上的转速基准装置？，的确存在相当大的难度。第三，受限于国家对计量科研经费的投入。如：电机转子如果采用液体静压轴承（空气或油），？可以减小摩擦力矩，增大动态刚度，？从而提高锁相控制系统的控制精度，但结构复杂？，所需经费昂贵。

4 结束语

转速量值的溯源方法值得研究和探讨。作者期望本文能起到抛砖引玉的作用，？在转速计量领域引发讨论？，进而达到认识上的统一？，为建立和完善国家转速计量检定体系打下技术基础。由于水平有限，文中定有不妥之外，欢迎专家批评指正。

参考文献：

[1]顾惠昱.转速检测技术分析与探讨[J].计量与测试技术，2013，06：38-40.

[2]聂艺，章光.锚杆锚固质量检测技术发展现状及存在问题研究[J].安全与环境工程，2009，05：116-118.

[3]丁守宝，刘富君.我国特种设备检测技术的现状与展望[J].中国计量学院学报，2008，04：304-308+324.

光电检测技术论文范文第4篇

现代网络技术的应用水平逐步提高，网络技术应用程度拓展到社会生活中的各个领域，物联网技术是基于互联网信息传输技术的基础上开展的一种新型识别检测技术，物联网技术在电力设备巡检中的应用能够可以提高电力巡检的质量，降低巡检人员的工作压力，实现我国电力供应系统正常运行。

【关键词】物联网技术 电力设备巡检 应用

随着社会计算机研发水平和应用水平的逐步发展，基于互联网技术的基础上，结合RFID技术、红外感应技术、全球定位技术以及激光技术于一体的物联网技术。本文基于网联网技术的电力设备巡检系统的设计原理与实现过程，对物联网技术在电力设备巡检中应用进行研究，推进我国电力供应系统中技术手段的不断创新应用。

1 物联网技术概述

1.1 物联网技术概念

物联网技术是基于“互联网技术”的基础上，应用互联网数据传输连接技术，充分结合射频识别技术（RFID技术）、红外线识别感应技术、GPS全球定位技术、远程激光扫描技术等信息传输手段，进行识别检测技术，这种综合技术的智能化程度高，识别定位准确性高，被广泛应用于社会生产生活的各个领域。物联网技术在电力设备巡检中应用，与传统的电力设备巡检方式相比，能够扩大电力设备巡检的范围，巡检技术能够克服强磁力、高温、水环境的检验，缩小了电力设备巡检的安全隐患，同时物联网的信息空间存储范围较大，存储信息的安全性较高，使电力设备应用检验程度实现智能化发展。

1.2 物联网技术的工作流程

物联网技术的实现是通过计算机与外部检测设别连接实现的。首先系统内部数据库管理系统通过激光扫描技术对电力设备进行逐步状态扫描；其次，结合RFID技术、红外线检测技术对电力运行设备进行全面扫描；再次，GPS系统对滇西设备中结合计算机网络数据信息对电力设备中存在问题进行定位研究，分析设电力设备的检测数据；最后，对设备中传输的数据进行网络信息设备自动存储，完成物联网技术在电力设备巡检中的应用，提高电力应用管理水平的应用和发展。

2 物联网技术在电力设备巡检中的应用

如图1为物联网技术在电力设备巡检中应用流程图。图中将系统流程图表表述为服务器到检测系统的建立设备检测传输，将物联网技术在电力设备巡检中的应用分为RFID技术、激光扫描技术、红外线检测技术、全球定位系统几部分，分别讨论技术在电力设备巡检中的应用。

2.1 RFID技术进行电力设备应用状态识别

RFID技术是应用红外热线感应技术进行物体设别状态识别，应用RFID技术对电力设备的原始状态进行扫描检验，RFID技术中蓝牙传输功能对巡检的电力设备情况转化为电力信息直接输入到计算机自动读写标签中，对巡检记录进行初步记录。例如：应用物联网技术进行巡查检验，检验产品为输电线设备操作设备，RFID技术的应用可以将输电线设备操作设备生产合格标准进行转化，并且输出巡检检电力设备的最佳检验标准，巡检人员确定本次检验程序的最优值，保障电力设备检验质量。

2.2 激光扫描技术进行电力系统信息数据管理

激光扫描技术的应用的主要作用是对电力设备应用的内在数据进行扫描管理，与RFID技术的工作原理存在一定的相同之处，这两种技术都是通过外部扫描进行电力设备巡检，但激光扫描技术中应用超射线光波进行检验，并且主要是对电力设备内部程序的正常与否进行检验，激光扫描技术的检验在技术范围上突破了传统只能对电力设备外部检验狭隘性，真正实现了对电力设备系统的全面检验。例如：某电力设备生产企业对电力生产产品进行巡检，应用激光扫描技术对部分电力设备自动化程序进行检验，激光扫描技术能够克服电力设备工作状态下强电流，强电压的工作运行环境，对电力设备的内部系统正常运行情况进行精确检验，大大提高了电力应用系统中的电力设备应用的安全性和可靠性，保障我国电力系统正常供电传输。

2.3 红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描

红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描。是应用红外线监测技术对电力设备应用中强电压环境中电流、电阻、电压的稳定性进行检验。红外线检测技术在巡检中的应用不仅仅局限于电力设备生产环境下的检验，同样也对电力设备应用状态下进行外部扫描控制，这种物联网巡检技术能够降低巡检人员的工作压力，提高巡检质量，为我国电力系统的正常运行提供可靠地安全检测保障。

2.4 全球定位系统对电力识别应用定位识别

全球定位系统对电力识别应用定位识别是针对物联网技术对设备巡检进行点位处理，一方面，能够对电力设备应用的地理位置进行精确定位，实现了电力设备巡检的全面性；另一方面，结合网络信息存储系统自动化进行系统存储，对电力设备检测系统中存在的检测问题和检测结果进行董伟存储，全球定位系统依据电力设备检验的空间位置进行信息存储，保障了信息存储的可靠性，实现了电力设备检验的全面、高效化发展。

3 结论

物联网技术是现代科技水平逐步创新发展的重要体现，RFID等物联网技术在电力系统相关设备巡检过程中的应用，能够扩大电力设备巡检范围，提高巡检的精确度和安全度，为我国电力系统的创新发展提供了发展技术支持。

参考文献

[1]高力，苏广文.基于射频识别技术的大规模物联网应用[J].物联网技术，2013（09）：79-81.

[2]王宏岳，张锋国，刘忠武.物联网技术在电力设备巡检中的运用分析[J].物联网技术，2014（10）：29-32.

[3]曾妍，曾宝国，程远东，等.基于物联网技术的照明无线监控系统[J].物联网技术，2014（10）：53-55.

作者简介

邵鳎1988-），浙江省宁波市人。毕业于合肥工业大学，硕士学位。中级职称。研究方向为电力信息管理。

吴笑（1980-），浙江省宁波市人。中级职称。研究方向为电力信息管理。

俞佳捷（1986-），浙江省宁波市人。中级职称。研究方向为电力信息管理。

光电检测技术论文范文第5篇

【关键词】激光超声 表面缺陷 表面波

激光超声是研究利用脉冲激光来激发和检测超声，并开展超声传播的和媒质特性等研究的学科。利用激光超声对材料进行无损评价包括激光超声的激发与传播以及超声波在缺陷附近的散射。表面缺陷是机件在表面张力的作用下产生的表层张裂现象，然而分布在表面缺陷底部的集中应力将会促使表面缺陷迅速生长最终导致机件报废。因此，表面缺陷的检测在航空及机械工业材料的在线检测与无损评估领域中占有极为重要的地位。

一、超声检测技术的研究现状

超声检测法基于超声波与试件之间的相互作用，就反射、透射和散射波的波形特征进行研究，来对待测工件进行宏观缺陷检测、几何特征测量、组织结构和力学性能变化的检测与表征，进而达到对其特定应用性进行评价的目的。常规的超声检测法的优点是：作用于材料的超声强度有足够的低，最大作用应力远低于弹性极限；可用于金属、非金属、复合材料制件的无损评价；对确定材料中缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质等参量较之其他无损方法有综合优势；所用参数设置及有关波形均可存储供以后调用。

主要的局限性体现在以下几个方面：采用压电换能器作为声源发射超声波进入试件一般需用耦合剂；对待测工件形状的复杂性有一定的限制；对材料及待测工件缺陷作精确的定性，定量表征仍须作深入研究。

超声波在对具有复杂形状的各种机件进行缺陷检测中显示出巨大的应用潜力。由于在媒质中传播的超声波具有媒质内部的弹性及结构特征等有关信息，因而可以通过声波的速度、衰减及色散等参量来评价媒质内部结构及弹性特征等一些基本物理参数和特性。然而，对于一个超声信号的正确的物理解释是建立在对超声波在媒质中传播过程的深入研究基础上。80年代初，西北大学Achenbach教授团队采用射线理论，系统研究声表面波经过表面缺陷时形成的衍射及散射声表面波在样品表面的不同位置产生的位移信号。Auld与Kino建立由压电换能器激发出的超声窄带信号经过材料内部任意形状的空隙产生的散射波信号的通用模型。Tuan与Kawasaki及Simons等人基于边界扰动技术模拟Rayleigh波在表面缺陷附近发生的透射与反射的物理过程。Portz等在理论上研究瑞利波在平板端面发生的反射、透射及模式转化的能量比例与其对应频率的关系。Rokhlin基于维纳-霍普夫与多重衍射法研究兰姆波在金属薄板内部缺陷的位置发生的衍射现象。这些早期的理论研究为利用超声技术对材料进行无损检测提供重要的理论依据。

非线性超声检测技术在有机材料热老化损伤试验研究中具有非常重要的作用。目前的有机材料老化损伤检测方法主要有目测法，拉伸试验法，红外光谱分析法等.非线性超声检测是利用声波传播史与材料微观结构相互作用而产生的非线性响应进行材料性能的表征和微损伤的检测。从本质上反映微损伤对材料非线性的影响，因此可以用于早期性能退化的检测。

二、表面缺陷的超声检测机理

采用超声波检测表面缺陷是根据沿材料表面区域传播的表面波到达表面缺陷区域时，基于材料本身声阻抗性质的突变而产生的反射、衍射及衰减等特征来反演缺陷的位置、大小及走向等信息。弹性表面波是由媒质的弹性形变诱发材料内部的应力应变所产生。由于材料表面的应力自由，声表面波的振幅强度随距离表面的深度增加而迅速衰减。在弹性体材料中，纵波和横波相互独立分别以不同的速度传播，而表面波是纵波和横波的在材料表面相互耦合的结果，表面波的传播速度比横波的速度约慢5到13%。表面波的能量主要集中在表面附近传播，且具有无色散、不易衰减等特征，因此特别适用于材料表面缺陷的检测。

检测表面缺陷的实验研究多采用压电换能器激发超声瑞利波，并基于瑞利波与表面缺陷的相互作用过程产生的反射及透射声表面波的强度及频率信息来反演缺陷的特征。

三、激光超声检测技术

在传统的超声激发和接收系统中，广泛使用接触式压电换能器，电磁声换能器，空气耦合换能器作为激发源及接收装置等。这些技术在实际应用时会随着工作环境的改变而受到很大的限制。

激光超声技术作为一种新兴的可实现远程激发与接收超声的技术，是目前国际上声学检测技术中的研究热点。激光超声技术利用脉冲激光和检测超声波，从而实现无损检测、获取材料参数信息。它的出现成功弥补传统测量方法的缺陷。激光超声技术具有以下优点：可实现完全非接触的激发和测量，能在恶劣环境中进行作业；可以与光纤技术结合，从而将超声波的激发光和探测光集成在一个测量系统之中；适用材料的范围很广，在热弹机制下能实现非破坏性无损检测；受表面状况影响小，测量准确度和分辨能力都很高。

激光激发的沿表面传播的瑞利波具有激发效率高，衰减小和易于检测等优点，可以实现对表面缺陷与亚表面缺陷的检测和定位，从而引起国外学者的广泛关注。激光激发瑞利波探测表面缺陷主要基于其在表面缺陷区域发生的散射过程，而定量地描述散射采用声波振幅与相位信息，透射及反射系数关系及频谱成分的变化等特征信息。