專利名稱：陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)裝置，尤其是基于激光相干方式的陶瓷產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在陶瓷產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生裂紋、氣孔等表面缺陷，這些缺陷直接影響到陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量，必須通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)快速缺陷檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行有效控制。對(duì)于陶瓷產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)，傳統(tǒng)的方法是使用人工檢測(cè)方式，通過直接觀察和輔助設(shè)備(如放大鏡)觀測(cè)的方法來判斷缺陷位置、數(shù)量和程度。這一方式存在著效率低下、對(duì)技術(shù)人員水平要求較高等缺點(diǎn)。在陶瓷產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)方面，目前多采用的是超聲波檢測(cè)手段，這一手段可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷產(chǎn)品表面的無損探傷檢測(cè)。其主要不足在于常規(guī)的低頻超聲波系統(tǒng)或常規(guī)X射線系統(tǒng)，雖都能對(duì)陶瓷產(chǎn)品表面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，但是一般分辨率不高。微焦點(diǎn)X射線法，它可檢測(cè)小至 ο μ m的裂紋，但裂紋的方位應(yīng)與X射線束方向一致，對(duì)各種形式表面缺陷的適應(yīng)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有的陶瓷產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)技術(shù)手段的不足，提供一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷產(chǎn)品表面缺陷的無損高精度檢測(cè)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)單頻激光器通過光纖耦合器A與環(huán)形器連接，環(huán)形器一端與收發(fā)望遠(yuǎn)鏡連接，另一端與偏振分束器B輸入端連接，偏振分束器B輸出端分別與光纖耦合器B、C的輸入端連接，收發(fā)望遠(yuǎn)鏡與掃描電機(jī)連接，光纖耦合器A另一路輸出與移頻器輸入端連接，移頻器輸出端與偏振分束器A輸入端連接，偏振分束器A輸出端分別與光纖耦合器B、C的輸入端連接，光纖耦合B的輸出與光電探測(cè)器A輸入段連接，光纖耦合C的輸出與光電探測(cè)器B輸入段連接，光電探測(cè)器A、B的輸出端與濾波放大采樣電路輸入端連接，與濾波放大采樣電路與數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明中，單頻激光器輸出單頻連續(xù)激光，通過環(huán)形器和收發(fā)望遠(yuǎn)鏡輸出，并在掃描電機(jī)驅(qū)動(dòng)下在陶瓷產(chǎn)品表面實(shí)現(xiàn)掃描探測(cè)。探測(cè)激光在陶瓷表面產(chǎn)生反射回波，由收發(fā)望遠(yuǎn)鏡接收后，通過環(huán)形器接入偏振分束器B后分成兩路正交的偏振回波光，分別輸入到光纖耦合器B和C。發(fā)射激光的一路作為本征光，通過光纖耦合器A和移頻器后，產(chǎn)生移頻光，通過偏振分束器A后分成兩路正交的偏振光，分別并接入光纖耦合器B和光纖耦合器C。 兩路正交的回波光與本征光通過光纖耦合器B和光纖耦合器C后，分別通過光電探測(cè)器A 和光電探測(cè)器B實(shí)現(xiàn)相干探測(cè)。光電探測(cè)器輸出通過濾波放大采樣電路實(shí)現(xiàn)對(duì)相干探測(cè)信號(hào)的采集，并對(duì)兩路正交信號(hào)進(jìn)行平方求和，消除偏振變化影響，由數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，可以得到回波信號(hào)的頻譜分布信息由于掃描電機(jī)由數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)按照特定樣式勻速掃描，對(duì)應(yīng)的陶瓷產(chǎn)品表面與探測(cè)器之間存在位置連續(xù)變化，由此產(chǎn)生的激光回波信號(hào)的多普勒頻率變化應(yīng)該是與掃描樣式相對(duì)應(yīng)的連續(xù)變化函數(shù)，但在陶瓷表面存在缺陷的情況下，表面的微小結(jié)構(gòu)變化反應(yīng)到回波信號(hào)中，將會(huì)在多普勒掃描線上產(chǎn)生調(diào)制，調(diào)制幅度與表面缺陷的大小成正比。數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)通過提取出這一調(diào)制信號(hào)幅度，計(jì)算得到陶瓷產(chǎn)品表面缺陷的結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)。本技術(shù)發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著的優(yōu)點(diǎn)是(1)采用高相干性激光作為探測(cè)信號(hào)源進(jìn)行陶瓷產(chǎn)品表面探測(cè)，利用相干探測(cè)提取陶瓷產(chǎn)品表面的缺陷結(jié)構(gòu)對(duì)回波信號(hào)多普勒的調(diào)制，探測(cè)分辨率可以大大提高。(2)采用相干探測(cè)手段，大大降低背景信號(hào)干擾，提高了系統(tǒng)探測(cè)信噪比與靈敏度。(3)采用收發(fā)同路光學(xué)系統(tǒng)，給近距離的陶瓷產(chǎn)品表面缺陷探測(cè)帶來便利。(4)采用偏振分束收集手段，消除了不同陶瓷表面對(duì)激光信號(hào)的偏振改變效應(yīng)。(5)裝置采用全固態(tài)激光器和光纖器件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，體積與能耗較小，具有應(yīng)用方便靈活的特點(diǎn)。


圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，單頻激光器1與光纖耦合器A2連接，光纖耦合器A2與環(huán)形器3連接， 環(huán)形器3 —端與收發(fā)望遠(yuǎn)鏡4連接，另一端與偏振分束器B8連接。光纖耦合器A2與移頻器6連接，移頻器6與偏振分束器A7連接。掃描電機(jī)5與收發(fā)望遠(yuǎn)鏡4連接，數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)14與掃描電機(jī)5連接。偏振分束器A7分別與光纖耦合器B9、光纖耦合器ClO連接， 偏振分束器B8分別與光纖耦合器B9、光纖耦合器ClO連接。光纖耦合器B9與光電探測(cè)器 All連接，光纖耦合器ClO與光電探測(cè)器B12連接。光電探測(cè)器All、光電探測(cè)器B12與濾波放大采用電路13連接，濾波放大采用電路13與數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)14連接。具體而言，由單頻激光器1產(chǎn)生單頻連續(xù)激光，通過光纖耦合器2分為兩路，一路作為探測(cè)信號(hào)光，輸入環(huán)形器3，一路作為本征光，輸入移頻器6。環(huán)形器3將探測(cè)信號(hào)光輸入到收發(fā)望遠(yuǎn)鏡4，數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)14控制電機(jī)掃描，由掃描電機(jī)5驅(qū)動(dòng)收發(fā)望遠(yuǎn)鏡4， 對(duì)陶瓷表面進(jìn)行探測(cè)掃描。陶瓷表面產(chǎn)生的激光回波光由收發(fā)望遠(yuǎn)鏡4接收后，通過環(huán)形器3進(jìn)入偏振分束器B8，由偏振分束器B8將回波光分為正交的兩路偏振光信號(hào)。同時(shí)，移頻器6對(duì)本征光信號(hào)進(jìn)行移頻后，進(jìn)入偏振分束器A7，將本征光分為正交的兩路偏振光信號(hào)。偏振分束器A7和偏振分束器B8將分別將對(duì)應(yīng)的偏振光信號(hào)輸入光纖耦合器B9和光纖耦合器C10，再分別輸出到光電探測(cè)器All、光電探測(cè)器B12表面，實(shí)現(xiàn)回波光與本征光的混頻相干。光電探測(cè)器All、光電探測(cè)器B12輸出的相干電信號(hào)與濾波放大采用電路13連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波放大和數(shù)據(jù)采集后，輸入到數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)14中，得到和掃描時(shí)序?qū)?yīng)的陶瓷表面的激光回波信號(hào)數(shù)據(jù)。由于掃描電機(jī)由數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)按照特定樣式勻速掃描，對(duì)應(yīng)的陶瓷產(chǎn)品表面與探測(cè)器之間存在位置連續(xù)變化，由此產(chǎn)生的激光回波信號(hào)的多普勒頻率變化應(yīng)該是與掃描樣式相對(duì)應(yīng)的連續(xù)變化函數(shù)，但在陶瓷表面存在缺陷的情況下，表面的微小結(jié)構(gòu)變化反應(yīng)到回波信號(hào)中，將會(huì)在多普勒掃描線上產(chǎn)生調(diào)制，調(diào)制幅度與表面缺陷的大小成正比。數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)通過提取出這一調(diào)制信號(hào)幅度，計(jì)算得到陶瓷產(chǎn)品表面缺陷的結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置，其特征在于單頻激光器通過光纖耦合器A與環(huán)形器連接，環(huán)形器一端與收發(fā)望遠(yuǎn)鏡連接，另一端與偏振分束器B輸入端連接，偏振分束器B輸出端分別與光纖耦合器B、C的輸入端連接，收發(fā)望遠(yuǎn)鏡與掃描電機(jī)連接，光纖耦合器A另一路輸出與移頻器輸入端連接，移頻器輸出端與偏振分束器A輸入端連接，偏振分束器A輸出端分別與光纖耦合器B、C的輸入端連接，光纖耦合B的輸出與光電探測(cè)器A 輸入段連接，光纖耦合C的輸出與光電探測(cè)器B輸入段連接，光電探測(cè)器A、B的輸出端與濾波放大采樣電路輸入端連接，與濾波放大采樣電路與數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置，其特征是所述的單頻激光器為光纖激光器或半導(dǎo)體激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置，其特征是所述的光電探測(cè)器為雪崩二極管或PIN 二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置，其特征是所述的光電探測(cè)器為雪崩二極管或PIN 二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置，其特征是所述的移頻器為聲光移頻器或電光移頻器。
全文摘要
一種陶瓷產(chǎn)品表面缺陷激光相干檢測(cè)裝置，單頻激光器通過光纖耦合器、環(huán)路器、收發(fā)望遠(yuǎn)鏡輸出激光探測(cè)陶瓷產(chǎn)品表面。探測(cè)回波通過環(huán)路器、偏振分束器、光纖耦合器與本征光在探測(cè)器表面混頻相干。相干信號(hào)通過濾波放大采樣后，通過提取回波連續(xù)多普勒頻移信號(hào)上的疊加調(diào)制信號(hào)幅度計(jì)算得到陶瓷產(chǎn)品表面缺陷結(jié)構(gòu)尺寸。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102455301SQ20111008721
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者馮廣東, 杜兆芳, 湛群, 陸小彪, 黃晨 申請(qǐng)人:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)