激光剪切散斑成像技术

        由于各类复合材料被大量应用到现代工业制造中，如何快速并准确地发现该类材料中的临界断裂和表面及亚表面缺陷（如老化脱胶、脱层、芯断裂以及疲劳损伤等不可见损伤）是当今无损检测领域中的一大热点问题。利用复合材料的声、光、热等物理特性，目前已研究并发展成功了多种检测系统，如超声检测系统、热成像检测系统以及激光无损探伤检测系统。其中，激光剪切散斑成像检测技术是目前可满足复合材料的高速、大面元检测需求的探伤系统。

        激光剪切散斑成像检测技术是一种非接触式光学检测技术。利用动态加载方法，激光剪切散斑成像检测技术可对被测材料内部质量提供非接触的，全场的快速检测。目前，剪切散斑成像技术的检测速度高达2.5-110平方米/每小时，是超声C扫描检测速率的2.5-120倍。2005年，激光剪切散斑成像检测技术被列入ASNT/TC-1A的III级，这是激光检测方法的重大里程碑。 随着这一技术变得广为人知，其在航空航天、电子、航海、高性能轮胎和医疗设备中的商业应用数量也大大增加；并为这些领域提供非常有效的、完全集成化的工业控制手段，从而提高生产质量，大大降低了生产成本。

技术原理：

        剪切散斑成像系统一般采用如图1所示的改进型迈克尔逊型干涉光路。在该干涉光路中，通过控制其中一个反射镜的倾斜量，使得从两个反射镜分别反射到CCD表面的图像间产生一定的偏移，此时在CCD表面所合成的图像被称为剪切图像或散斑图像。剪切量是一个与角度和位移量相关的向量。该剪切向量是决定干涉仪检测表面位移导数灵敏度的重要因素之一。 

应用：

       本激光剪切散斑成像检测系统的显著优点使得它成为一个实用的检测工具，而且已经在无损检测领域获得了广泛的工业认同。特别的，剪切散斑一直是飞机结构（比如复合材料、合金结构和飞机的轮胎）缺陷检测的常规方法，如：美国联邦航空委员已指定这项技术用于检查飞机轮胎。

激光剪切散斑成像检测技术的应用范围：

              ?飞机和车辆的轮胎

              ?复合面板

              ?压力容器和管道

              ?微电子包装（密封）

              ?碳纤维增强复合材料（CFRP）具体增强性检测

              ?表面压力，张力和位移的测量

              ?残余应力评估

              ?三维形貌测量

              ?噪声和振动分析

              ?泄露探测

              ?建筑诊断，例如墙面瓷砖脱层检测

              ?流动显示

剪切散斑技术中，加载方式是决定因素之一。对于不同的检测目标，常用的加载方式有：

             ?真空或增压加载

             ?瞬态热应力加载

             ?声振动或声压强加载

检测：

压力容器或者管道故障检测

         压力容器或者管道是用于在一定的压力下容纳或者传递气体或液体的装置，当该类装置中存在缺陷时，缺陷会导致周边区域的局部形变反常。该类形变即可采用激光剪切散斑成像检测技术进行检测，它通过测量局部表面形变来确定压力容器或者管道内部或亚表面缺陷。

脱层检测（如复合材料）

         复合材料是由两个或多个物理或化学特性明显不同的组分材料制造的工程材料，并且在结构内部的宏观层面能保持各自独特的性质。复合材料由于其高机械应力性能被广泛应用于不同的结构。然而，复合材料性能取决于不同材料之间的粘合强度。结合各类加载技术，激光剪切散斑成像检测技术能在复合材料结构，比如：蜂巢复合材料的粘合性检查中展现惊人的能力。

轮胎检测

         轮胎检测是剪切散斑技术的一项实际应用。该剪切散斑技术得到了美国联邦航空委员会的认可，并且要求橡胶工业使用这项技术考评轮胎质量。真空或增压加载（这是检查轮胎中复杂的层状结构有效的应力法）是轮胎剪切散斑检测中常用的加载方法。轮胎样品在密封空间抽成真空或者加压，使用剪切散斑技术在轮胎内表面图像上确定缺陷的位置。

微电子设备的密封性能

        暴露在环境中的微电子线路和元件需要气密封装，器件不严密的封装会让水分和其他杂质渗入封装包从而引起电路故障。剪切散斑提供对气密封装盖的实时形变测量，配合半真空室或增压室，通过对条纹图样的检测，剪切散斑技术可以快速分析气密封口的渗漏情况。

瓷砖墙粘合的完整性检测

        许多房地产和高楼大厦（至少50米高的楼）使用墙面贴砖作为表面保护和装饰。混凝土墙面和贴墙砖之间的粘合会随时间老化或蚀损，甚至从建筑表面掉落。传统的无损检测法是点对点检测的轻敲法。剪切散斑技术提供了对瓷砖墙粘合完整性的一种非接触，全场的快速检测方法，如图7所示，其中图(c)显示出墙面贴砖的脱胶位置及尺寸。