复合材料在航空、航天、军工、船舶、电子、风电等行业的应用越来越广泛，其在生产和使用过程中容易产生脱粘、分层、冲击损伤等缺陷，缺陷的扩展会给装备带来安全隐患。目前针对复合材料的检测方法主要采用敲击法、X光、CT、超声、声阻等，这些方法普遍存在灵敏度低、对操作者要求高、缺陷难以定量和定位、检测速度慢等问题。激光剪切散斑无损检测技术是一种全场可视化无损检测新方法，不仅检测灵敏度高，缺陷直观形象，还可以精确测量缺陷的尺寸、位置，正逐步成为复合材料生产或现场无损检测的解决方案。上海大学运用多种创新技术，开发了便携式MATFOLT LNDT - 200型激光散斑无损检测系统，其各项技术指标均达到了国际先进水平。目前该设备已获得国家授权的专利技术近10项，具有先进的实时相移技术和图像处理技术，各项技术指标达到国际先进水平，并逐步在国内高端复合材料产品无损检测中发挥重要作用。

激光散斑无损检测技术采用了剪切电子散斑干涉原理，是一种测量物体离面位移导数的光测技术。对于存在内部缺陷的复合材料部件，当受到外载荷时，内部缺陷所在位置的表面会产生微小非均匀变形。激光散斑技术将该非均匀变形以蝴蝶斑状干涉条纹的形式显示，并可精确测量缺陷大小，同时准确定位缺陷位置。

相位检测技术不需要进行条纹中心线的提取和条纹定级，极大地提高了图像的分辨率和缺陷检测的灵敏度，同时也解决了条纹数太少时的高精度测量问题。相位检测技术分为时间相移技术和空间相移技术，其中时间相移由于其方便实现和图像质量高等优点，得到了广大研究人员和实际工程技术人员的青睐。它是通过相移器在参考光或物光中引进已知相位，人为地改变两相干波面的相对相位，比较干涉场中同一点在不同相移量下的光强值来求解该点相位。

上海市应用数学与力学研究所的刘斌引入了实时相移的激光散斑无损检测新技术，该技术是在时间相移的基础上，通过单片机实时控制的压电陶瓷驱动装置，连续可控的阶梯电压，并同步采集条纹图像，并通过公式精确计算全场相位分布情况，实时显示物体的位移变化，从而完成对被测物体的实时无损检测。

采用该便携式激光散班无损检测设备可以对几种国防军工领域常用的橡胶粘接结构进行检测。
（1）固体火箭药柱
 航天、国防等领域常用的固体火箭药柱可以通过激光散斑进行无损检测。通过负气压加载可检出内部所有缺陷，缺陷尺寸为有5mm、8mm和6mm。
 
（2）橡胶-金属粘接结构
 橡胶绝热层与金属粘接的样件广泛应用于固体火箭药柱、航空发动机等具有隔热要求的结构中。橡胶厚度2 mm，钢板厚度1.5 mm。用该设备的热辐射和负气压加载方式均可检出内部预制的所有缺陷，对比发现，负气压加载下的图像质量相对较好，但热辐射加载可以检出粘结剂厚度不均匀的缺陷。
 
实时相移技术显著地提高了剪切散斑干涉的图像质量，它在激光散斑无损检测技术中的应用大大提高了缺陷的检测能力。随着复合材料行业的发展，出现了很多新型复合材料种类和结构，也给激光无损检测的应用带来了挑战。需要广大复合材料行业的研究者一起共同研究材料的设计原理、制备过程，掌握其变形机理，从而找到最佳的加载方式，促进激光散班无损检测技术在复合材料行业的应用推广。



来源：《无损检测》2015年第4期