Page 40 - 无损检测2022年第三期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202203002

基于光学传声器的非接触超声无损检测技术

帅家盛 , 殷晓芳 , 曹玉玲 3
1
2

( 1. 北京嘉盛智检科技有限公司, 北京 100016 ; 2. 江西洪都航空工业集团有限责任公司, 南昌 330096 ;

3. 北京控制工程研究所, 北京 100190 )

摘 要:介绍了一种基于光学传声器的新型非接触超声检测技术与应用, 该光学传声器基于
声场对光折射率的影响来进行声电能量转换, 替代了传统声学传感器通过感应振动来完成声电能
量转换的方式, 具有极佳的带宽和灵敏度。通过对汽车点焊结构及蜂窝夹芯复合材料的检测, 验证
了该技术的可靠性和优势。
关键词:超声检测; 光学传声器; 折射率

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 03-0006-06

Non-contactultrasonictestin g technolo gybasedono p ticalmicro p hone

1
2
,
SHUAIJiashen g YINXiaofan g CAOYulin g 3
,

( 1.Jiashen gTestEn g ineerin gCo. , Ltd. , Bei j in g100016 , China ;

2.Jian g xiHon g duAviationIndustr yGrou pCo. , Ltd. , Nanchan g330096 , China ;

3.Bei j in g InstituteofControlEn g ineerin g , Bei j in g100190 , China )

Abstract : Thisp a p erintroducesanew non-contactultrasonictestin gtechnolo gyanditsa pp licationbasedon

o p ticalmicro p hone.Theo p ticalmicro p honeisbasedontheeffectoftheacousticfieldontheli g htrefractiveindexto

carr youtthe acoustoelectric ener gy conversion , which re p lacesthetraditionalacoustic sensorto com p lete

acoustoelectricener gyconversionb yinductin gvibration , andthus makestheo p tical micro p honehasexcellent

bandwidthandsensitivit y .Thereliabilit yandadvanta g esofthetechnolo gyareverifiedb ytestin ga pp licationsin

automotivestructures p otweldin gandhone y combsandwichcom p osites.

Ke ywords : ultrasonictestin g ; o p ticalmicro p hone ; refractiveindex
声波传播至不同的材料界面时会发生反射和透 声和激光超声等。
射, 反射率和透射率由两种材料的声阻抗决定, 声阻 文章介绍了一种基于光学传声器的新型非接触
抗差异越大反射率越大; 声阻抗差异越小透射率越 超声检测技术。光学传声器是一种新型的声电换能
大。因此想要实现更大的超声透射率, 需要在探头 器( 声学传感器), 其利用声压对空气中光折射率的
与工件之间施加一层耦合介质以进行阻抗匹配。传 影响来进行声电能量转换 [ 1 ] 。该技术可采用多种方
统的超声检测均采用接触式耦合, 在探头与检测材 式在被检工件内产生超声波, 包括类似激光超声的
料间施加油脂或水等声耦合介质使超声能量更多地 激光激励、 空气耦合超声中的压电换能器激励及热
进出被检工件, 而对于不允许或不适合使用耦合剂 声发射器激励等 [ 2 ] 。光学传声器不仅综合了激光超
的材料, 或因高温、 空间限制等因素难以进行接触式 声与空气耦合超声的特点, 同时避免了激光超声激
检测的场合, 则需要使用非接触式超声检测方法来
光接收和空气耦合超声压电换能器接收的局限性。
进行检测。常见的非接触式超声检测有空气耦合超
此外由于原理性的革新, 其在很多应用中均体现出
了独特的优越性。
收稿日期: 2021-07-15
作者简介: 帅家 盛( 1970- ), 男, 硕 士, 主 要 从 事 无 损 检 测 新 技 1 光学传声器的原理及特性
术、 新方法研究及应用与咨询服务工作
光学传声器的内部结构及实物如图 1 所示。传
通信作者: 帅家盛, g m@ j iashen g test.com
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2022 年 第 44 卷 第 3 期

无损检测