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原文传递一种基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统及方法

专利名称：	一种基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统及方法
摘要：	本发明涉及一种基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，包括待测物体、脉冲激励模块、超声信号采集模块和散斑干涉模块，脉冲激励模块和散斑干涉模块位于待测物体的两侧，超声信号采集模块位于待测物体上方；脉冲激励模块发射激光照射待测物体的第一表面，使待测物体内部产生载波超声信号并传播至第二表面，采用超声信号采集模块采集载波超声信号；散斑干涉模块发出的第一光束和第二光束发生干涉后得到时序散斑干涉图；基于处理后的超声载波信号和时序散斑干涉图，利用三维傅里叶变换算法重建待测物体内部声场，实现内部缺陷层析检测与成像。与现有技术相比，本发明具有提高层析重建精确性、确保物体内部信息完整性的优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海大学
发明人：	朱耀文;林星羽;于瀛洁;陈振凯
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-14T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202311020894.6
公开号：	CN117054346A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	叶敏华
分类号：	G01N21/17;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/17;G01N21/01
申请人地址：	200444 上海市宝山区上大路99号
主权项：	1.一种基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，包括待测物体，其特征在于，还包括脉冲激励模块、超声信号采集模块和散斑干涉模块，所述脉冲激励模块和散斑干涉模块位于待测物体的两侧，所述超声信号采集模块位于待测物体上方，所述散斑干涉模块包括测量单元和接收显示单元；所述脉冲激励模块发射激光照射待测物体的第一表面，使待测物体内部产生载波超声信号并传播至第二表面，其中，第二表面位于接收单元视角范围的中心；所述超声信号采集模块用于采集并处理待测物体内部传播的载波超声信号；所述测量单元发出第一光束和第二光束，第一光束传播至待测物体的第二表面后反向传播，与第二光束共同被接收显示单元接收并发生干涉，得到时序散斑干涉图，基于处理后的超声载波信号和时序散斑干涉图，利用三维傅里叶变换算法重建待测物体内部声场，实现内部缺陷层析检测与成像。 2.根据权利要求1所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述利用三维傅里叶变换算法重建待测物体内部声场的过程包括：基于相位变化和超声复振幅，计算得到不同位置对应的声振幅，重建待测物体内部声场；其中，相位变化通过处理时序散斑干涉图得到，超声复振幅通过处理超声载波信号得到。 3.根据权利要求1所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述脉冲激励模块包括脉冲激光器、光电快门、扩束器和准直镜，所述脉冲激光器发射的激光依次经过光电快门、扩束器和准直镜后照射至待测物体的第一表面；所述超声信号采集模块包括空气耦合换能器；所述测量单元包括连续波激光器、光纤分束器、衰减片、分光棱镜、光阑和双胶合凸透镜，所述接收显示单元包括高速相机，所述连续波激光器外接光纤分束器，分别发出第一光束和第二光束，第一光束反向传播后依次经过双胶合凸透镜、光阑和分光棱镜后被高速相机接收，所述第二光束依次经过衰减片和分光棱镜后被高速相机接收。 4.根据权利要求3所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器、光电快门、空气耦合换能器和高速相机为同步控制。 5.根据权利要求3所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器的波长为1064nm。 6.根据权利要求3所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述高速相机的采集帧率至少为500fps，并且曝光时间至少为2ms。 7.根据权利要求3所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述连续波激光器为单纵模半导体型，所述脉冲激光器的脉宽为10ns。 8.根据权利要求3所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述空气耦合换能器的中心频率为2MHz。 9.根据权利要求1-8任一项所述的基于光声耦合散斑干涉的层析检测系统，其特征在于，所述待测物体、脉冲激励模块和散斑干涉模块放置于阻尼光学平台上。 10.一种基于光声耦合散斑干涉的层析检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：采集并处理待测物体内部传播的载波超声信号，其中，载波超声信号通过激励待测物体的第一表面产生，并传播至待测物体的第二表面；接收并处理时序散斑干涉图，其中，时序散斑干涉图由第二光束和反射后的第一光束发生干涉得到；基于处理后的超声载波信号和时序散斑干涉图，利用三维傅里叶变换算法重建待测物体内部声场，实现内部缺陷层析检测与成像。
所属类别：	发明专利