第五章-光學(xué)全息無損檢測(cè)課件

第五章光學(xué)全息無損檢測(cè)一全息照相的概念二全息照相基本原理三激光全息檢測(cè)基本原理

四激光全息檢測(cè)方法五激光全息檢測(cè)的應(yīng)用第五章光學(xué)全息無損檢測(cè)一全息照60一全息照相的概念全息照相術(shù)是一種新型的照相技術(shù)，其成像過程是：利用光的干涉和衍射現(xiàn)象，在照相干板或膠片上以干涉條紋的形式把圖像記錄下來，然后用光照射這種干板（稱作全息干板），就能以立體形式再現(xiàn)出原來的物體像。全息照相有一些突出的特點(diǎn)：比如它的像有三維立體性、其干板具有可分割性、可多次記錄性等等。普通照相在膠片上記錄的僅是物光的振幅信息（即光強(qiáng)分布），而全息照相記錄了物光的振幅及相位信息，“全息”也因此而得名。一全息照相的概念全息照相術(shù)是一種新型的照61全息照相術(shù)的起源全息術(shù)最初是由英國(guó)科學(xué)家丹尼斯·伽柏（DennisGabor）于1948年提出來的，伽柏并因此在1971年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)初的目的是想利用全息術(shù)提高電子顯微鏡的分辨率，伽柏當(dāng)初使用汞燈作為光源，但是汞燈作為光源還不是很理想，這種技術(shù)由于要求高度相干性及高強(qiáng)度的光源而一度發(fā)展緩慢全息照相術(shù)的起源全息術(shù)最初是由英國(guó)科學(xué)家621960年，梅曼（Maiman）研制成功了紅寶石激光器。1961年，賈范（Javan）等制成了氦氖激光器一種前所未有的優(yōu)質(zhì)相干光源誕生了。1962年，美國(guó)科學(xué)家E.N.利思和J.烏帕特尼克斯用激光器對(duì)伽柏的技術(shù)做了劃時(shí)代的改進(jìn)，全息術(shù)的研究從此獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。近40年來，全息技術(shù)的研究日趨廣泛深入，逐漸開辟了全息應(yīng)用的新領(lǐng)域，成為近代光學(xué)的一個(gè)重用分支。

全息照相術(shù)的發(fā)展1960年，梅曼（Maiman）研制成功了紅寶石激光器。全63如圖1，使從點(diǎn)光源（可以認(rèn)為是從物體上的一點(diǎn)反射出來的光，也可考慮為有一個(gè)針孔）發(fā)出的相干激光束A與另一方向射來的激光束B在照相干板上疊加而產(chǎn)生干涉。形成如圖2所示的那樣的干涉條紋。如果將這種干板沖洗后則可變成一種衍射光柵如圖3，即全息照片（或全息圖）.圖1圖2圖2圖2圖3二全息照相基本原理如圖1，使從點(diǎn)光源（可以認(rèn)為是從物體上的一點(diǎn)反射出來的光，也64如果將全息照片置于原來的位置，并在與記錄干涉條紋的參考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，則此照射光在沖洗后的干板（衍射光柵）上被衍射。由圖4可知，在衍射光柵的柵格間距小的地方，光的衍射角大；在衍射光柵的柵格間距大的地方，光的衍射角小。結(jié)果，整個(gè)衍射光就好像從原來點(diǎn)光源所在位置傳播過來的方向上被衍射。圖4二全息照相基本原理如果將全息照片置于原來的位置，并在與記錄干涉條紋的參考光照射65同樣，如果放置兩個(gè)點(diǎn)光源，通過與另外的相干光形成干涉條紋，并記錄在干板上，則自然會(huì)有兩種不同的干涉條紋相重疊地被記錄下來。并且，每種干涉條紋都具有與各自的點(diǎn)光源的光強(qiáng)相應(yīng)的反差，從而起衍射光柵的作用，使得衍射光象是從原來兩個(gè)點(diǎn)光源所在位置傳播過來似的被衍射。在類似的點(diǎn)光源極多的情況下，也可按這種方式處理。二全息照相基本原理激光全息照相檢測(cè)的光路圖

被光照射的物體可以看作是無數(shù)點(diǎn)光源的集合體。在這種情況下，非常復(fù)雜的干涉條紋被記錄下來，當(dāng)用相干光照射干板時(shí)，光在與原物體存在時(shí)相同的方向上被衍射。換言之，在物體原來所在的位置上將再現(xiàn)它的像，這就是全息照相的原理。

同樣，如果放置兩個(gè)點(diǎn)光源，通過與另外的相干光形成66干涉條紋間距：如圖5，用分束鏡將一束相干光分為兩束，它們?cè)僖阅骋唤嵌圈仍诟砂迳席B加，則會(huì)形成大致一樣的干涉條紋。這些干涉條紋的間距為

Δx的大小由波長(zhǎng)λ和兩束光的夾角θ決定

圖5二全息照相基本原理空間頻率或空間載波：這樣產(chǎn)生的干涉條紋如圖6所示，是黑白相間周期性重復(fù)的排列。每一毫米內(nèi)存在的干涉條紋數(shù)稱作空間頻率或空間載波，這樣產(chǎn)生的空間載波未受任何調(diào)制。

圖6干涉條紋間距：如圖5，用分束鏡將一束相干光分為兩束，它們?cè)僖?7如圖7所示，如果在一個(gè)方向上的光束中途放置一塊幻燈片之類的透射體，利用從透射體透射出來的光，或者是利用照射物體時(shí)產(chǎn)生的反射光，與另一方向上的相干光（即參考光）疊加而形成干涉條紋，則這樣形成的干涉條紋不再是規(guī)則排列的清晰條紋，而是變成了復(fù)雜的干涉條紋。這種情況，可以認(rèn)為是空間載波被物體所調(diào)制。

圖7二全息照相基本原理這樣記錄下來的受到物體光波調(diào)制了的干涉條紋，就是全息圖。圖8是全息圖實(shí)際記錄過程的圖解，如圖7所示，如果在一個(gè)方向上的光束中途放置一塊幻燈片之類的透68如果要由全息圖再現(xiàn)原物的形狀和位置，則如圖9那樣，用同一波長(zhǎng)的相干光照射全息圖，被調(diào)制的空間頻率就像一種衍射光柵一樣把光波衍射。由于被衍射的光是沿著與透過物體的光或被物體反射的光相同的方向行進(jìn)，所以再現(xiàn)的像在空間也有景深，從而可觀測(cè)到三維的立體象。

相對(duì)而言，一般照相技術(shù)僅僅是個(gè)記錄過程，而全息照相術(shù)具有記錄和再現(xiàn)過程兩個(gè)階段，再現(xiàn)出來的像恰是來自物體的光的波面本身二全息照相基本原理如果要由全息圖再現(xiàn)原物的形狀和位置，則如圖9那樣，用同一波長(zhǎng)69三激光全息檢測(cè)基本原理

1激光全息檢測(cè)的原理（1）激光全息檢測(cè)的原理

激光全息檢測(cè)：是利用激光全息照相來檢測(cè)物體表面和內(nèi)部缺陷的。因?yàn)槲矬w在受到外界載荷作用下會(huì)變形，這種變形與物體是否含有缺陷直接相關(guān)。在不同的外界載荷作用下，物體表面變形的程度是不相同的。激光全息照相是將物體表面和內(nèi)部的缺陷通過外界加載的方法，使其在相應(yīng)的物體表面造成局部的變形，用全息照相來觀察和比較這種變形，并記錄下不同外界載荷作用下的物體表面的變形情況，進(jìn)行觀察分析，然后判斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。

三激光全息檢測(cè)基本原理1激光全息檢測(cè)的原理70P為了了解這種檢測(cè)方法的原理，首先簡(jiǎn)單介紹光的干涉現(xiàn)象根據(jù)電磁波理論，表示光波中電場(chǎng)的波動(dòng)方程為

其中：A0為光波的振幅；ω為角頻率；t為時(shí)間。相干光

1）兩束光頻率相同，且有相同的振動(dòng)方向和固定的相位差

2）兩束光波在相遇處所產(chǎn)生的振幅差不應(yīng)太大，否則與單一光波在該處的振幅沒有多大的差別，因此也沒有明顯的干涉現(xiàn)象

3）兩束光波在相遇處的光程差不能太大，即兩束光波傳播到該處的距離差值不能太大（1）激光全息檢測(cè)的原理P為了了解這種檢測(cè)方法的原理，首先簡(jiǎn)單介紹光的干涉現(xiàn)象其中：71相干振動(dòng)合成分別引起

P點(diǎn)的振動(dòng)y1

A1coswt+(j1)y2

A2coswt+(j22pr1l2pr2l)合振動(dòng)

y

y1+y2

Acos(wt+j)AA12A22A1A2cos2j2j12p++()r2r1ljarctanj12pr1l)(A1sin+j22pr2l)(A2sinj12pr1l)(A1cos+j22pr2l)(A2cosA2()A1()A()Pr1r2y10

A10cos(wt+j1)y20

A20cos(wt+j2)兩相干波源的振動(dòng)方程21ss（1）激光全息檢測(cè)的原理相干振動(dòng)合成分別引起P點(diǎn)的振動(dòng)y1A1cos72AA12A22A1A2cos2++(j2j12p)r2r1lr2r12pl+2pkjr（0,1,2,)k...當(dāng)時(shí)則合成振動(dòng)的振幅最大maxA12A+A即d12rr+kl光程差為零或?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，干涉相長(zhǎng)。r2r12pl+pjr（0,1,2,)k...當(dāng)時(shí)則合成振動(dòng)的振幅最小即2k()+12d12rr+l2k()+1minA12AA光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)的振幅最小，干涉相消。（1）激光全息檢測(cè)的原理AA12A22A1A2cos2++(j2j12p)r73

2．激光全息檢測(cè)的特點(diǎn)

（1）由于激光全息檢測(cè)是一種干涉計(jì)量技術(shù)，其干涉計(jì)量的精度與波長(zhǎng)同數(shù)量級(jí)，因此，極微小的變形都能檢驗(yàn)出來，檢測(cè)的靈敏度高。（2）由于激光的相干長(zhǎng)度很大，因此，可檢驗(yàn)大尺寸物體，只要激光能夠充分照射到的物體表面，都能一次檢驗(yàn)完畢（3）激光全息檢測(cè)對(duì)被檢對(duì)象沒有特殊要求，可以對(duì)任何材料、任意粗糙的表面進(jìn)行檢測(cè)。（4）可借助于干涉條紋的數(shù)量和分布狀態(tài)來確定缺陷的大小、部位和深度，便于對(duì)缺陷進(jìn)行定量分析。該檢測(cè)方法：還具有非接觸、直觀、檢測(cè)結(jié)果便于保存等特點(diǎn)。但是，物體內(nèi)部缺陷的檢測(cè)靈敏度取決于物體內(nèi)部缺陷在外力作用下能否造成物體表面相應(yīng)變形。2．激光全息檢測(cè)的特點(diǎn)該檢測(cè)方法：還具有非接觸、直觀74四激光全息檢測(cè)方法

1．物體表面微差位移的觀察方法

（1）實(shí)時(shí)法

先拍攝物體在不受力時(shí)的全息圖，沖洗處理后，把全息圖精確地放回到原來拍攝的位置上，并用與拍攝全息圖時(shí)同樣的參考光照射，則全息圖就會(huì)再現(xiàn)出物體三維立體像(物體的虛像)，再現(xiàn)的虛像完全重合在物體上。這時(shí)對(duì)物體加載，物體的表面會(huì)產(chǎn)生變形，受載后的物體表面光波和再現(xiàn)的物體虛像之間就形成了微量的光程差。由于兩個(gè)光波都是相干光波(來自同一個(gè)激光源)，并幾乎存在于空間的同一位置，因此，這兩個(gè)光波疊加就會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。

由于物體的初始狀態(tài)(再現(xiàn)的虛像)和物體加載狀態(tài)之間的干涉度量比較是在觀察時(shí)完成的，因此稱這種方法為實(shí)時(shí)法。

四激光全息檢測(cè)方法75

實(shí)時(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是：

只需要用兩張全息圖就能觀察到各種不同加載情況下的物體表面狀態(tài)，從而判斷出物體內(nèi)部是否含有缺陷。因此，這種方法既經(jīng)濟(jì)，又能迅速而確切地確定出物體所需加載量的大小。

其缺點(diǎn)是：

1）為將全息圖精確地放回到原來的位置，就需要有一套附加機(jī)構(gòu)，以便使全息圖位置的移動(dòng)不超過幾個(gè)光波的波長(zhǎng)。

2）由于全息干版在沖洗過程中乳膠層不可避免地要產(chǎn)生一些收縮，當(dāng)全息圖放回原位時(shí)，雖然物體沒有變形，但仍有少量的位移干涉條紋出現(xiàn)。

3）

顯示的干涉條紋圖樣不能長(zhǎng)久保留。

實(shí)時(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是：76

（2）兩次曝光法

將物體在兩種不同受載情況下物體表面光波攝制在同一張全息圖上，然后再現(xiàn)這兩個(gè)光波，而這兩個(gè)再現(xiàn)光波疊加時(shí)仍然能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這時(shí)所看到的再現(xiàn)圖像，除了顯示出原來物體的全息像外，還產(chǎn)生較為粗大的干涉條紋圖樣。這種條紋表現(xiàn)在觀察方向上的等位移線，兩條相鄰條紋之間的位移差相當(dāng)于再現(xiàn)光波的半個(gè)波長(zhǎng)，若用氦—氖激光器作光源，則每條條紋代表大約0.316μm的表面位移?？梢詮倪@種干涉條紋圖樣的形狀和分布來判斷物體內(nèi)部是否有缺陷。

（2）兩次曝光法77兩次曝光法干涉原理：設(shè)被攝物光波為：變形后的物光波為：參考光波為：設(shè)兩次曝光時(shí)間分別為：在線性記錄條件下全息圖的振幅透過率與曝光量成正比：兩次曝光法干涉原理：設(shè)被攝物光波為：變形后的物光波為：參考光78如果用參考光再現(xiàn)，則再現(xiàn)光場(chǎng)為：式中1、4項(xiàng)為直射項(xiàng)；2、5項(xiàng)為原始像項(xiàng)，對(duì)應(yīng)物體的兩種狀態(tài)；3、6項(xiàng)為共軛項(xiàng)。我們觀察的是原始像項(xiàng)，其復(fù)振幅為：兩束光干涉時(shí)，振幅相等，則條紋反襯度最好，故記錄時(shí)應(yīng)使：在滿足上式時(shí)，略去不重要常數(shù)項(xiàng)，可得有用干涉光場(chǎng)強(qiáng)度如果用參考光再現(xiàn)，則再現(xiàn)光場(chǎng)為：式中1、4項(xiàng)為直射項(xiàng)；2、579

2.激光全息檢測(cè)的加載方法

（1）內(nèi)部充氣法：對(duì)于蜂窩結(jié)構(gòu)(有孔蜂窩)、輪胎、壓力容器、管道等產(chǎn)品，可以用內(nèi)部充氣法加載。蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)部充氣后，蒙皮在氣體的作用下向外鼓起。脫膠處的蒙皮在氣壓作用下向外鼓起的量比周圍大，形成脫膠處相對(duì)于周圍蒙皮有一個(gè)微小變形。

（2）表面真空法：對(duì)于無法采用內(nèi)部充氣的結(jié)構(gòu)，如不連通蜂窩、疊層結(jié)構(gòu)、鈑金膠結(jié)結(jié)構(gòu)等，可以在外表面抽真空加載，造成缺陷處表皮的內(nèi)外壓力差，從而引起缺陷處表皮變形。

（3）熱加載法：這種方法是對(duì)物體施加一個(gè)適當(dāng)溫度的熱脈沖，物體因受熱而變形，內(nèi)部有缺陷時(shí)，由于傳熱較慢，該局部區(qū)域比缺陷周圍的溫度要高。因此，造成該處的變形量相應(yīng)也較大，從而形成缺陷處相對(duì)于周圍的表面變形有了一個(gè)微差位移。

2.激光全息檢測(cè)的加載方法（2）表面803全息檢測(cè)實(shí)例（1）反射式全息：是利用后照相乳膠的布拉格衍射效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖10所示。激光細(xì)光束經(jīng)擴(kuò)束鏡L擴(kuò)束后照射在全息干板H上作為參考光，透過H的光照明物體，經(jīng)物體漫反射的光成為物光，干板的乳膠面向著物體，由于乳膠感光材料的透過率為30%～50%，若物體的反射率較高，則光束比能滿足全息圖的記錄條件。圖10在這種記錄中，物光和參考光之間的夾角接近180°，因而在記錄介質(zhì)中能建立起駐波。所形成的干涉條紋基本上平行于記錄介質(zhì)表面，條紋實(shí)際上是層狀的，其間距約為介質(zhì)中光波長(zhǎng)的一半。對(duì)光的衍射作用與三維光柵衍射一樣。3全息檢測(cè)實(shí)例（1）反射式全息：圖10在這種記錄中，物81lX射線qqABCidl入射角掠射角求出相鄰晶面距離為d的兩反射光相長(zhǎng)干涉條件sincos+dACCB2di2dq層間兩反射光的光程差sin2dqlk(),...21k,布喇格定律相長(zhǎng)干涉得亮點(diǎn)的條件或布喇格條件布拉格條件：在再現(xiàn)過程中，根據(jù)布拉格衍射原理，再現(xiàn)光在這種三維干涉面上的衍射極大值必須滿足下列條件：⑴光從衍射面上反射時(shí)，反射角等于入射角；⑵相鄰兩干涉層的反射光之間的光程差必須是kλ。這就是布拉格條件。lX射線qqABCidl入射角掠射角求出相鄰晶面距離為d82反射式全息圖的角度選擇性和波長(zhǎng)選擇性：當(dāng)照明干板的光束為單色光時(shí)，只有在某些特定的角度下才能觀察到再現(xiàn)像；當(dāng)不同波長(zhǎng)的混合光（例如白光）以一確定的入射角照明干板時(shí)，只有某些特定的波長(zhǎng)滿足布拉格條件而產(chǎn)生再現(xiàn)像，其中只有一種波長(zhǎng)的衍射效率為最高。反射式全息圖的角度選擇性和波長(zhǎng)選擇性：83（2）兩次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量全息干涉計(jì)量：是全息術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。全息干涉與普通干涉十分相似，其干涉理論和測(cè)量精度基本相同，只是獲得相干光的方法不同。普通干涉中獲得相干光的方法基本分成兩大類：分振幅法和分波陣面法。全息干涉的相干光則是采用時(shí)間分割法而獲得的，也就是將同一束光在不同的時(shí)刻記錄在同一張全息干板上，然后使這些波前同時(shí)再現(xiàn)并產(chǎn)生干涉。時(shí)間分割法的特點(diǎn)是：相干光束由同一光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生，因而可消除系統(tǒng)誤差，從而可降低對(duì)光學(xué)系統(tǒng)中各光學(xué)元件的精度要求，這也是全息干涉計(jì)量的一個(gè)很重要的特點(diǎn)

普通干涉：只能測(cè)量表面經(jīng)過拋光的透明物體或反射面全息干涉：不僅可以測(cè)量透明物體，也可以測(cè)量不透明物體，并且表面可以是散射體。此外采用全息干涉還可以通過表面的變化來檢測(cè)物體內(nèi)部的缺陷，這就是全息無損檢測(cè)。學(xué)習(xí)二次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量：有助于加深對(duì)全息干涉計(jì)量基本原理的理解，以及了解全息干涉法的基本技術(shù)及其應(yīng)用。（2）兩次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量全息干涉計(jì)量：是全息術(shù)84兩次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量光路如圖，激光束經(jīng)擴(kuò)束鏡照射在干板上為參考光，透過干板后的光束經(jīng)鋁板反射后照射在干板上即為物光。首先在鋁板自由端未受力時(shí)作第一次曝光，干板上記錄了鋁板處于原始狀態(tài)時(shí)的全息圖，然后通過加力裝置對(duì)鋁板的自由端加力后作第二次曝光，干板上又記錄了鋁板受力變形后的全息圖。再現(xiàn)時(shí)同時(shí)復(fù)現(xiàn)鋁板兩個(gè)狀態(tài)下的物光波前，這兩個(gè)波前產(chǎn)生干涉，形成一簇等光程差的干涉條紋。如能測(cè)出某級(jí)亮紋或暗紋所在處沿鋁板縱軸方向的位置，即可算出其楊氏模量?jī)纱纹毓夥y(cè)定金屬板的楊氏模量光路如圖，激光束經(jīng)擴(kuò)束鏡照射在85（3）透射式全息照相透射式全息的光路如圖:由激光器輸出的細(xì)激光束經(jīng)M１反射后被分束鏡Ｇ分成兩束.反射的一束經(jīng)Ｍ3再次反射并經(jīng)Ｌ2擴(kuò)束后，照在全息干板上作為參考光束；透射的一束由Ｍ2反射折轉(zhuǎn)，再經(jīng)過L１擴(kuò)束后照明物體，經(jīng)物體漫反射形成的物光也到達(dá)全息干板Ｈ上。物光與參考光在全息干板上發(fā)生干涉將形成復(fù)雜的干涉圖樣，干板經(jīng)沖洗吹干后即可得到一張透射式全息圖將制得的全息圖放回原位，遮住物光并取走物體，用原參光照明，則透過全息圖可看到原來放物體處有物體的虛像，猶如物體沒取走一樣，物體的虛像具有明顯的視差效應(yīng)，人眼通過全息圖觀察物體的虛像，就像通過一個(gè)“窗口”觀察真實(shí)物體一樣，具有強(qiáng)烈的三維真實(shí)感，當(dāng)人眼在全息圖后左右移動(dòng)時(shí)，可看到物體的不同部位（3）透射式全息照相透射式全息的光路如圖:將制得的全息圖放86

五激光全息檢測(cè)的應(yīng)用

1.蜂窩結(jié)構(gòu)檢測(cè)

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的檢測(cè)可以采用內(nèi)部充氣、加熱以及表面真空的加載方法。例如飛機(jī)機(jī)翼，采用兩次曝光和實(shí)時(shí)檢測(cè)方法都能檢測(cè)出脫粘、失穩(wěn)等缺陷。當(dāng)蒙皮厚度為0.3mm時(shí)，可檢測(cè)出直徑為5mm的缺陷。采用激光全息照相方法檢測(cè)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，具有良好的重復(fù)性、

再現(xiàn)性和靈敏度。

蜂窩結(jié)構(gòu)板脫粘區(qū)的全息再現(xiàn)干涉條紋五激光全息檢測(cè)的應(yīng)用蜂窩結(jié)構(gòu)板脫粘區(qū)的87

2.復(fù)合材料檢測(cè)

以硼或碳高強(qiáng)度纖維本身粘接以及粘接到其他金屬基片上的復(fù)合材料，是近年來極受人們重視的一種新材料。它比目前采用的均一材料更具有強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是宇航工業(yè)中很有應(yīng)用前途的一種結(jié)構(gòu)材料。但這種材料在制造和使用過程中會(huì)出現(xiàn)纖維內(nèi)部、纖維層之間以及纖維層與基片之間脫粘或開裂，使得材料的剛度下降。當(dāng)脫粘或裂縫增加到一定量時(shí)，結(jié)構(gòu)的剛度將大大降低甚至導(dǎo)致?lián)p壞。全息照相可以檢測(cè)出材料的這種缺陷。

3.膠結(jié)結(jié)構(gòu)檢測(cè)

在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼、絕熱層、包覆層及推進(jìn)劑藥柱各界面之間要求無脫粘缺陷。目前多采用X射線檢測(cè)產(chǎn)品的氣泡、夾雜物等缺陷，而對(duì)于脫粘檢測(cè)卻難于檢查。超聲波檢測(cè)因其探頭需要采用耦合劑，而且在曲率較大的部位或棱角處無法接觸而形成“死區(qū)”，限制了它的應(yīng)用。利用全息照相檢測(cè)能有效地克服上述兩種檢測(cè)方法的缺點(diǎn)。

2.復(fù)合材料檢測(cè)3.膠結(jié)結(jié)構(gòu)檢測(cè)88

4．藥柱質(zhì)量檢測(cè)

激光全息照相也可以用來檢測(cè)藥柱內(nèi)部的氣孔和裂紋。通過加載使藥柱在對(duì)應(yīng)氣孔或裂紋的表面產(chǎn)生變形，當(dāng)變形量達(dá)到激光器光波波長(zhǎng)的1/4時(shí)，就可使干涉條紋圖樣發(fā)生畸變。利用全息照相檢測(cè)藥柱不但簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)，而且在檢測(cè)界面沒有粘接力的缺陷方面，

有其獨(dú)特的優(yōu)越性。

5．印制電路板焊點(diǎn)檢測(cè)

由于印制電路板焊點(diǎn)的特點(diǎn)，一般采用熱加載方法。有缺陷的焊點(diǎn)，其干涉條紋與正常焊點(diǎn)有明顯的區(qū)別。為了適應(yīng)快速自動(dòng)檢測(cè)的要求，可采用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)全息干涉圖像進(jìn)行處理和識(shí)別，通過分析條紋的形成等判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量，由計(jì)算機(jī)控制程序完成整個(gè)檢測(cè)過程。

4．藥柱質(zhì)量檢測(cè)5．印制電路板焊點(diǎn)檢測(cè)89

6．壓力容器檢測(cè)

小型壓力容器大多數(shù)采用高強(qiáng)度合金鋼制造。由于高強(qiáng)度鋼材的焊接工藝難于掌握，焊縫和母材往往容易形成裂紋，加之容器本身大都需要開孔接管和支撐，存在著應(yīng)力集中的部位，工作條件又較苛刻，如高溫高壓、低溫高壓、介質(zhì)腐蝕等都促使容器易于產(chǎn)生疲勞裂紋。疲勞裂紋在交變載荷作用下不斷擴(kuò)展，最終會(huì)使容器泄漏或破損。

傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法是采用磁粉檢驗(yàn)、射線檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)，或采用高壓破損檢驗(yàn)，但檢測(cè)速度較慢，難于取得圓滿效果。

采用激光全息照相打水壓加載法，能夠檢測(cè)出3mm厚的不銹鋼容器的環(huán)狀裂紋，裂紋的寬度為5mm、深度為1.5mm左右。后圖為一壓力容器的激光全息檢測(cè)的照片。用激光全息方法還可以評(píng)價(jià)焊接結(jié)構(gòu)中的缺陷和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理現(xiàn)象等。6．壓力容器檢測(cè)90壓力容器激光全息檢測(cè)照片(a)合格產(chǎn)品；(b)不合格產(chǎn)品

壓力容器激光全息檢測(cè)照片91激光全息無損檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)局限：激光全息無損測(cè)試技術(shù)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，真正應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際的項(xiàng)目并不多，而且僅局限在航空航天工業(yè)部門，造成這種局面的原因是多方面的。首先是激光全息無損測(cè)試技術(shù)本身的局限性。到目前為止，這項(xiàng)技術(shù)仍然依賴隔振平臺(tái)、銀鹽干版記錄、暗室條件下工作。而且檢測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜，投資大，操作技術(shù)要求熟練，因而很難推廣應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中去。而只能用于軍工生產(chǎn)部門，去解決一些用常規(guī)檢測(cè)方法無法解決而又必須進(jìn)行無損測(cè)試的零部件。激光全息無損檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)局限：激光全息無損測(cè)試技術(shù)經(jīng)歷了392其次是投入不夠，由于這項(xiàng)技術(shù)本身的局限性，因而不能引起企業(yè)家的興趣和政府的關(guān)心，長(zhǎng)期以來在資金投入方面很少，全靠科技工作者自發(fā)地進(jìn)行研究，由此而導(dǎo)致了設(shè)備陳舊。第三是與相關(guān)學(xué)科交叉結(jié)合不緊。例如銀鹽記錄介質(zhì)在實(shí)時(shí)全息干涉記錄中無法記錄瞬態(tài)連續(xù)變形的問題亟待解決。第四是CCD應(yīng)用、計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理等新技術(shù)發(fā)展速度非?？?，相應(yīng)要求激光全息無損測(cè)試設(shè)備快速更新。激光全息無損檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)

其次是投入不夠，由于這項(xiàng)技術(shù)本身的局限性，因而不能引起企業(yè)家93激光全息無損檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)前景：激光全息無損測(cè)試技術(shù)有其自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，能解決一些常規(guī)檢測(cè)方法或難以解決問題。例如對(duì)復(fù)合材料、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)、飛機(jī)輪胎的檢測(cè)就具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，是射線、超聲、磁粉、渦流、滲透等常規(guī)方法難以比擬的。因此，激光全息無損測(cè)試技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，將會(huì)起到重要作用。激光全息無損檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)前景：激光全息無損測(cè)試技術(shù)有其自身的94第五章光學(xué)全息無損檢測(cè)一全息照相的概念二全息照相基本原理三激光全息檢測(cè)基本原理

四激光全息檢測(cè)方法五激光全息檢測(cè)的應(yīng)用第五章光學(xué)全息無損檢測(cè)一全息照95一全息照相的概念全息照相術(shù)是一種新型的照相技術(shù)，其成像過程是：利用光的干涉和衍射現(xiàn)象，在照相干板或膠片上以干涉條紋的形式把圖像記錄下來，然后用光照射這種干板（稱作全息干板），就能以立體形式再現(xiàn)出原來的物體像。全息照相有一些突出的特點(diǎn)：比如它的像有三維立體性、其干板具有可分割性、可多次記錄性等等。普通照相在膠片上記錄的僅是物光的振幅信息（即光強(qiáng)分布），而全息照相記錄了物光的振幅及相位信息，“全息”也因此而得名。一全息照相的概念全息照相術(shù)是一種新型的照96全息照相術(shù)的起源全息術(shù)最初是由英國(guó)科學(xué)家丹尼斯·伽柏（DennisGabor）于1948年提出來的，伽柏并因此在1971年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)初的目的是想利用全息術(shù)提高電子顯微鏡的分辨率，伽柏當(dāng)初使用汞燈作為光源，但是汞燈作為光源還不是很理想，這種技術(shù)由于要求高度相干性及高強(qiáng)度的光源而一度發(fā)展緩慢全息照相術(shù)的起源全息術(shù)最初是由英國(guó)科學(xué)家971960年，梅曼（Maiman）研制成功了紅寶石激光器。1961年，賈范（Javan）等制成了氦氖激光器一種前所未有的優(yōu)質(zhì)相干光源誕生了。1962年，美國(guó)科學(xué)家E.N.利思和J.烏帕特尼克斯用激光器對(duì)伽柏的技術(shù)做了劃時(shí)代的改進(jìn)，全息術(shù)的研究從此獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。近40年來，全息技術(shù)的研究日趨廣泛深入，逐漸開辟了全息應(yīng)用的新領(lǐng)域，成為近代光學(xué)的一個(gè)重用分支。

全息照相術(shù)的發(fā)展1960年，梅曼（Maiman）研制成功了紅寶石激光器。全98如圖1，使從點(diǎn)光源（可以認(rèn)為是從物體上的一點(diǎn)反射出來的光，也可考慮為有一個(gè)針孔）發(fā)出的相干激光束A與另一方向射來的激光束B在照相干板上疊加而產(chǎn)生干涉。形成如圖2所示的那樣的干涉條紋。如果將這種干板沖洗后則可變成一種衍射光柵如圖3，即全息照片（或全息圖）.圖1圖2圖2圖2圖3二全息照相基本原理如圖1，使從點(diǎn)光源（可以認(rèn)為是從物體上的一點(diǎn)反射出來的光，也99如果將全息照片置于原來的位置，并在與記錄干涉條紋的參考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，則此照射光在沖洗后的干板（衍射光柵）上被衍射。由圖4可知，在衍射光柵的柵格間距小的地方，光的衍射角大；在衍射光柵的柵格間距大的地方，光的衍射角小。結(jié)果，整個(gè)衍射光就好像從原來點(diǎn)光源所在位置傳播過來的方向上被衍射。圖4二全息照相基本原理如果將全息照片置于原來的位置，并在與記錄干涉條紋的參考光照射100同樣，如果放置兩個(gè)點(diǎn)光源，通過與另外的相干光形成干涉條紋，并記錄在干板上，則自然會(huì)有兩種不同的干涉條紋相重疊地被記錄下來。并且，每種干涉條紋都具有與各自的點(diǎn)光源的光強(qiáng)相應(yīng)的反差，從而起衍射光柵的作用，使得衍射光象是從原來兩個(gè)點(diǎn)光源所在位置傳播過來似的被衍射。在類似的點(diǎn)光源極多的情況下，也可按這種方式處理。二全息照相基本原理激光全息照相檢測(cè)的光路圖

被光照射的物體可以看作是無數(shù)點(diǎn)光源的集合體。在這種情況下，非常復(fù)雜的干涉條紋被記錄下來，當(dāng)用相干光照射干板時(shí)，光在與原物體存在時(shí)相同的方向上被衍射。換言之，在物體原來所在的位置上將再現(xiàn)它的像，這就是全息照相的原理。

同樣，如果放置兩個(gè)點(diǎn)光源，通過與另外的相干光形成101干涉條紋間距：如圖5，用分束鏡將一束相干光分為兩束，它們?cè)僖阅骋唤嵌圈仍诟砂迳席B加，則會(huì)形成大致一樣的干涉條紋。這些干涉條紋的間距為

Δx的大小由波長(zhǎng)λ和兩束光的夾角θ決定

圖5二全息照相基本原理空間頻率或空間載波：這樣產(chǎn)生的干涉條紋如圖6所示，是黑白相間周期性重復(fù)的排列。每一毫米內(nèi)存在的干涉條紋數(shù)稱作空間頻率或空間載波，這樣產(chǎn)生的空間載波未受任何調(diào)制。

圖6干涉條紋間距：如圖5，用分束鏡將一束相干光分為兩束，它們?cè)僖?02如圖7所示，如果在一個(gè)方向上的光束中途放置一塊幻燈片之類的透射體，利用從透射體透射出來的光，或者是利用照射物體時(shí)產(chǎn)生的反射光，與另一方向上的相干光（即參考光）疊加而形成干涉條紋，則這樣形成的干涉條紋不再是規(guī)則排列的清晰條紋，而是變成了復(fù)雜的干涉條紋。這種情況，可以認(rèn)為是空間載波被物體所調(diào)制。

圖7二全息照相基本原理這樣記錄下來的受到物體光波調(diào)制了的干涉條紋，就是全息圖。圖8是全息圖實(shí)際記錄過程的圖解，如圖7所示，如果在一個(gè)方向上的光束中途放置一塊幻燈片之類的透103如果要由全息圖再現(xiàn)原物的形狀和位置，則如圖9那樣，用同一波長(zhǎng)的相干光照射全息圖，被調(diào)制的空間頻率就像一種衍射光柵一樣把光波衍射。由于被衍射的光是沿著與透過物體的光或被物體反射的光相同的方向行進(jìn)，所以再現(xiàn)的像在空間也有景深，從而可觀測(cè)到三維的立體象。

相對(duì)而言，一般照相技術(shù)僅僅是個(gè)記錄過程，而全息照相術(shù)具有記錄和再現(xiàn)過程兩個(gè)階段，再現(xiàn)出來的像恰是來自物體的光的波面本身二全息照相基本原理如果要由全息圖再現(xiàn)原物的形狀和位置，則如圖9那樣，用同一波長(zhǎng)104三激光全息檢測(cè)基本原理

1激光全息檢測(cè)的原理（1）激光全息檢測(cè)的原理

激光全息檢測(cè)：是利用激光全息照相來檢測(cè)物體表面和內(nèi)部缺陷的。因?yàn)槲矬w在受到外界載荷作用下會(huì)變形，這種變形與物體是否含有缺陷直接相關(guān)。在不同的外界載荷作用下，物體表面變形的程度是不相同的。激光全息照相是將物體表面和內(nèi)部的缺陷通過外界加載的方法，使其在相應(yīng)的物體表面造成局部的變形，用全息照相來觀察和比較這種變形，并記錄下不同外界載荷作用下的物體表面的變形情況，進(jìn)行觀察分析，然后判斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。

三激光全息檢測(cè)基本原理1激光全息檢測(cè)的原理105P為了了解這種檢測(cè)方法的原理，首先簡(jiǎn)單介紹光的干涉現(xiàn)象根據(jù)電磁波理論，表示光波中電場(chǎng)的波動(dòng)方程為

其中：A0為光波的振幅；ω為角頻率；t為時(shí)間。相干光

1）兩束光頻率相同，且有相同的振動(dòng)方向和固定的相位差

2）兩束光波在相遇處所產(chǎn)生的振幅差不應(yīng)太大，否則與單一光波在該處的振幅沒有多大的差別，因此也沒有明顯的干涉現(xiàn)象

3）兩束光波在相遇處的光程差不能太大，即兩束光波傳播到該處的距離差值不能太大（1）激光全息檢測(cè)的原理P為了了解這種檢測(cè)方法的原理，首先簡(jiǎn)單介紹光的干涉現(xiàn)象其中：106相干振動(dòng)合成分別引起

P點(diǎn)的振動(dòng)y1

A1coswt+(j1)y2

A2coswt+(j22pr1l2pr2l)合振動(dòng)

y

y1+y2

Acos(wt+j)AA12A22A1A2cos2j2j12p++()r2r1ljarctanj12pr1l)(A1sin+j22pr2l)(A2sinj12pr1l)(A1cos+j22pr2l)(A2cosA2()A1()A()Pr1r2y10

A10cos(wt+j1)y20

A20cos(wt+j2)兩相干波源的振動(dòng)方程21ss（1）激光全息檢測(cè)的原理相干振動(dòng)合成分別引起P點(diǎn)的振動(dòng)y1A1cos107AA12A22A1A2cos2++(j2j12p)r2r1lr2r12pl+2pkjr（0,1,2,)k...當(dāng)時(shí)則合成振動(dòng)的振幅最大maxA12A+A即d12rr+kl光程差為零或?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，干涉相長(zhǎng)。r2r12pl+pjr（0,1,2,)k...當(dāng)時(shí)則合成振動(dòng)的振幅最小即2k()+12d12rr+l2k()+1minA12AA光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)的振幅最小，干涉相消。（1）激光全息檢測(cè)的原理AA12A22A1A2cos2++(j2j12p)r108

2．激光全息檢測(cè)的特點(diǎn)

（1）由于激光全息檢測(cè)是一種干涉計(jì)量技術(shù)，其干涉計(jì)量的精度與波長(zhǎng)同數(shù)量級(jí)，因此，極微小的變形都能檢驗(yàn)出來，檢測(cè)的靈敏度高。（2）由于激光的相干長(zhǎng)度很大，因此，可檢驗(yàn)大尺寸物體，只要激光能夠充分照射到的物體表面，都能一次檢驗(yàn)完畢（3）激光全息檢測(cè)對(duì)被檢對(duì)象沒有特殊要求，可以對(duì)任何材料、任意粗糙的表面進(jìn)行檢測(cè)。（4）可借助于干涉條紋的數(shù)量和分布狀態(tài)來確定缺陷的大小、部位和深度，便于對(duì)缺陷進(jìn)行定量分析。該檢測(cè)方法：還具有非接觸、直觀、檢測(cè)結(jié)果便于保存等特點(diǎn)。但是，物體內(nèi)部缺陷的檢測(cè)靈敏度取決于物體內(nèi)部缺陷在外力作用下能否造成物體表面相應(yīng)變形。2．激光全息檢測(cè)的特點(diǎn)該檢測(cè)方法：還具有非接觸、直觀109四激光全息檢測(cè)方法

1．物體表面微差位移的觀察方法

（1）實(shí)時(shí)法

先拍攝物體在不受力時(shí)的全息圖，沖洗處理后，把全息圖精確地放回到原來拍攝的位置上，并用與拍攝全息圖時(shí)同樣的參考光照射，則全息圖就會(huì)再現(xiàn)出物體三維立體像(物體的虛像)，再現(xiàn)的虛像完全重合在物體上。這時(shí)對(duì)物體加載，物體的表面會(huì)產(chǎn)生變形，受載后的物體表面光波和再現(xiàn)的物體虛像之間就形成了微量的光程差。由于兩個(gè)光波都是相干光波(來自同一個(gè)激光源)，并幾乎存在于空間的同一位置，因此，這兩個(gè)光波疊加就會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。

由于物體的初始狀態(tài)(再現(xiàn)的虛像)和物體加載狀態(tài)之間的干涉度量比較是在觀察時(shí)完成的，因此稱這種方法為實(shí)時(shí)法。

四激光全息檢測(cè)方法110

實(shí)時(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是：

只需要用兩張全息圖就能觀察到各種不同加載情況下的物體表面狀態(tài)，從而判斷出物體內(nèi)部是否含有缺陷。因此，這種方法既經(jīng)濟(jì)，又能迅速而確切地確定出物體所需加載量的大小。

其缺點(diǎn)是：

1）為將全息圖精確地放回到原來的位置，就需要有一套附加機(jī)構(gòu)，以便使全息圖位置的移動(dòng)不超過幾個(gè)光波的波長(zhǎng)。

2）由于全息干版在沖洗過程中乳膠層不可避免地要產(chǎn)生一些收縮，當(dāng)全息圖放回原位時(shí)，雖然物體沒有變形，但仍有少量的位移干涉條紋出現(xiàn)。

3）

顯示的干涉條紋圖樣不能長(zhǎng)久保留。

實(shí)時(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是：111

（2）兩次曝光法

將物體在兩種不同受載情況下物體表面光波攝制在同一張全息圖上，然后再現(xiàn)這兩個(gè)光波，而這兩個(gè)再現(xiàn)光波疊加時(shí)仍然能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這時(shí)所看到的再現(xiàn)圖像，除了顯示出原來物體的全息像外，還產(chǎn)生較為粗大的干涉條紋圖樣。這種條紋表現(xiàn)在觀察方向上的等位移線，兩條相鄰條紋之間的位移差相當(dāng)于再現(xiàn)光波的半個(gè)波長(zhǎng)，若用氦—氖激光器作光源，則每條條紋代表大約0.316μm的表面位移?？梢詮倪@種干涉條紋圖樣的形狀和分布來判斷物體內(nèi)部是否有缺陷。

（2）兩次曝光法112兩次曝光法干涉原理：設(shè)被攝物光波為：變形后的物光波為：參考光波為：設(shè)兩次曝光時(shí)間分別為：在線性記錄條件下全息圖的振幅透過率與曝光量成正比：兩次曝光法干涉原理：設(shè)被攝物光波為：變形后的物光波為：參考光113如果用參考光再現(xiàn)，則再現(xiàn)光場(chǎng)為：式中1、4項(xiàng)為直射項(xiàng)；2、5項(xiàng)為原始像項(xiàng)，對(duì)應(yīng)物體的兩種狀態(tài)；3、6項(xiàng)為共軛項(xiàng)。我們觀察的是原始像項(xiàng)，其復(fù)振幅為：兩束光干涉時(shí)，振幅相等，則條紋反襯度最好，故記錄時(shí)應(yīng)使：在滿足上式時(shí)，略去不重要常數(shù)項(xiàng)，可得有用干涉光場(chǎng)強(qiáng)度如果用參考光再現(xiàn)，則再現(xiàn)光場(chǎng)為：式中1、4項(xiàng)為直射項(xiàng)；2、5114

2.激光全息檢測(cè)的加載方法

（1）內(nèi)部充氣法：對(duì)于蜂窩結(jié)構(gòu)(有孔蜂窩)、輪胎、壓力容器、管道等產(chǎn)品，可以用內(nèi)部充氣法加載。蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)部充氣后，蒙皮在氣體的作用下向外鼓起。脫膠處的蒙皮在氣壓作用下向外鼓起的量比周圍大，形成脫膠處相對(duì)于周圍蒙皮有一個(gè)微小變形。

（2）表面真空法：對(duì)于無法采用內(nèi)部充氣的結(jié)構(gòu)，如不連通蜂窩、疊層結(jié)構(gòu)、鈑金膠結(jié)結(jié)構(gòu)等，可以在外表面抽真空加載，造成缺陷處表皮的內(nèi)外壓力差，從而引起缺陷處表皮變形。

（3）熱加載法：這種方法是對(duì)物體施加一個(gè)適當(dāng)溫度的熱脈沖，物體因受熱而變形，內(nèi)部有缺陷時(shí)，由于傳熱較慢，該局部區(qū)域比缺陷周圍的溫度要高。因此，造成該處的變形量相應(yīng)也較大，從而形成缺陷處相對(duì)于周圍的表面變形有了一個(gè)微差位移。

2.激光全息檢測(cè)的加載方法（2）表面1153全息檢測(cè)實(shí)例（1）反射式全息：是利用后照相乳膠的布拉格衍射效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖10所示。激光細(xì)光束經(jīng)擴(kuò)束鏡L擴(kuò)束后照射在全息干板H上作為參考光，透過H的光照明物體，經(jīng)物體漫反射的光成為物光，干板的乳膠面向著物體，由于乳膠感光材料的透過率為30%～50%，若物體的反射率較高，則光束比能滿足全息圖的記錄條件。圖10在這種記錄中，物光和參考光之間的夾角接近180°，因而在記錄介質(zhì)中能建立起駐波。所形成的干涉條紋基本上平行于記錄介質(zhì)表面，條紋實(shí)際上是層狀的，其間距約為介質(zhì)中光波長(zhǎng)的一半。對(duì)光的衍射作用與三維光柵衍射一樣。3全息檢測(cè)實(shí)例（1）反射式全息：圖10在這種記錄中，物116lX射線qqABCidl入射角掠射角求出相鄰晶面距離為d的兩反射光相長(zhǎng)干涉條件sincos+dACCB2di2dq層間兩反射光的光程差sin2dqlk(),...21k,布喇格定律相長(zhǎng)干涉得亮點(diǎn)的條件或布喇格條件布拉格條件：在再現(xiàn)過程中，根據(jù)布拉格衍射原理，再現(xiàn)光在這種三維干涉面上的衍射極大值必須滿足下列條件：⑴光從衍射面上反射時(shí)，反射角等于入射角；⑵相鄰兩干涉層的反射光之間的光程差必須是kλ。這就是布拉格條件。lX射線qqABCidl入射角掠射角求出相鄰晶面距離為d117反射式全息圖的角度選擇性和波長(zhǎng)選擇性：當(dāng)照明干板的光束為單色光時(shí)，只有在某些特定的角度下才能觀察到再現(xiàn)像；當(dāng)不同波長(zhǎng)的混合光（例如白光）以一確定的入射角照明干板時(shí)，只有某些特定的波長(zhǎng)滿足布拉格條件而產(chǎn)生再現(xiàn)像，其中只有一種波長(zhǎng)的衍射效率為最高。反射式全息圖的角度選擇性和波長(zhǎng)選擇性：118（2）兩次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量全息干涉計(jì)量：是全息術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。全息干涉與普通干涉十分相似，其干涉理論和測(cè)量精度基本相同，只是獲得相干光的方法不同。普通干涉中獲得相干光的方法基本分成兩大類：分振幅法和分波陣面法。全息干涉的相干光則是采用時(shí)間分割法而獲得的，也就是將同一束光在不同的時(shí)刻記錄在同一張全息干板上，然后使這些波前同時(shí)再現(xiàn)并產(chǎn)生干涉。時(shí)間分割法的特點(diǎn)是：相干光束由同一光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生，因而可消除系統(tǒng)誤差，從而可降低對(duì)光學(xué)系統(tǒng)中各光學(xué)元件的精度要求，這也是全息干涉計(jì)量的一個(gè)很重要的特點(diǎn)

普通干涉：只能測(cè)量表面經(jīng)過拋光的透明物體或反射面全息干涉：不僅可以測(cè)量透明物體，也可以測(cè)量不透明物體，并且表面可以是散射體。此外采用全息干涉還可以通過表面的變化來檢測(cè)物體內(nèi)部的缺陷，這就是全息無損檢測(cè)。學(xué)習(xí)二次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量：有助于加深對(duì)全息干涉計(jì)量基本原理的理解，以及了解全息干涉法的基本技術(shù)及其應(yīng)用。（2）兩次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量全息干涉計(jì)量：是全息術(shù)119兩次曝光法測(cè)定金屬板的楊氏模量光路如圖，激光束經(jīng)擴(kuò)束鏡照射在干板上為參考光，透過干板后的光束經(jīng)鋁板反射后照射在干板上即為物光。首先在鋁板自由端未受力時(shí)作第一次曝光，干板上記錄了鋁板處于原始狀態(tài)時(shí)的全息圖，然后通過加力裝置對(duì)鋁板的自由端加力后作第二次曝光，干板上又記錄了鋁板受力變形后的全息圖。再現(xiàn)時(shí)同時(shí)復(fù)現(xiàn)鋁板兩個(gè)狀態(tài)下的物光波前，這兩個(gè)波前產(chǎn)生干涉，形成一簇等光程差的干涉條紋。如能測(cè)出某級(jí)亮紋或暗紋所在處沿鋁板縱軸方向的位置，即可算出其楊氏模量?jī)纱纹毓夥y(cè)定金屬板的楊氏模量光路如圖，激光束經(jīng)擴(kuò)束鏡照射在120（3）透射式全息照相透射式全息的光路如圖:由激光器輸出的細(xì)激光束經(jīng)M１反射后被分束鏡Ｇ分成兩束.反射的一束經(jīng)Ｍ3再次反射并經(jīng)Ｌ2擴(kuò)束后，照在全息干板上作為參考光束；透射的一束由Ｍ2反射折轉(zhuǎn)，再經(jīng)過L１擴(kuò)束后照明物體，經(jīng)物體漫反射形成的物光也到達(dá)全息干板Ｈ上。物光與參考光在全息干板上發(fā)生干涉將形成復(fù)雜的干涉圖樣，干板經(jīng)沖洗吹干后即可得到一張透射式全息圖將制得的全息圖放回原位，遮住物光并取走物體，用原參光照明，則透過全息圖可看到原來放物體處有物體的虛像，猶如物體沒取走一樣，物體的虛像具有明顯的視差效應(yīng)，人眼通過全息圖觀察物體的虛像，就像通過一個(gè)“窗口”觀察真實(shí)物體一樣，具有強(qiáng)烈的三維真實(shí)感，當(dāng)人眼在全息圖后左右移動(dòng)時(shí)，可看到物體的不同部位（3）透射式全息照相透射式全息的光路如圖:將制得的全息圖放121

五激光全息檢測(cè)的應(yīng)用

1.蜂窩結(jié)構(gòu)檢測(cè)

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的檢測(cè)可以采用內(nèi)部充氣、加熱以及表面真空的加載方法。例如飛機(jī)機(jī)翼，采用兩次曝光和實(shí)時(shí)檢測(cè)方法都能檢測(cè)出脫