GB/T 34886-2017 无损检测 复合材料激光错位散斑检测方法

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中和国国家标准

GB/'l'34886-2017

无损检测复合材料激光错位

散斑检测方法

Non-destructivetesting-Testmethodforlasershearography

。fcompositematerials

2017-11-01发布2018-05-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

GB/l'34886-2017

目。昌

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

＊标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56）提出并归口。

本标准起草单位：北京航空材料研究院、上海大学、广州一道注塑机械股份有限公司、航天材料及工

艺研究所、北京卫星制造厂、上海航天精密机械研究所、上海卫星装备研究所、北京嘉盛智检科技有限公

司、中国航空综合技术研究所。

本标准主要起草人：郭广平、杨党纲、唐佳、张东升、曾启林、程茶园、毕丽、涂俊、周莉、帅家蝶、

李慧娟、张于北。

I

GB/l'34886-2017

无损检测复合材料激光错位

散斑检测方法

1范围

本标准规定了复合材料构件的激光错位散斑检测方法。

本标准适用于检测复合材料层压板、蜂窝夹芯胶接构件、泡沫夹；志胶接构件，可检测的缺陷类型包

括脱粘、分层、冲击损伤等。其他材料的胶接缺陷检测，可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求

GB/T9445元损检测人员资格鉴定与认证

GB/T20737元损检测通用术语和定义

3术语和定义

GB/T20737界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

离面位移out-of-planedisplacement

垂直于物体表面（法线方向）的位移分量。激光错位散斑技术直接测量的参数本质上是物体的商面

位移。

3.2

错位量shearvector

剪切量

激光错位散斑检测系统的光学成像装置将物体的两个错位像叠加成像，两个图像之间的距离和相

对方向，见图1。

3.3

散斑图specklegram

撒光照射物体表面时由于漫反射在物体表面形成的斑点状图像，见图2a）。随机分布的斑点随物

体表面变形同步移动，成为表面位移信息的载体。

3.4

干涉条纹图fringepattern

变形前后两幅散斑医｜数字相减得到的黑白相间的条纹状医｜像，见图2b），条纹阁包含物体表面的

位移信息。

3.5

相位图phasemapshearogran1

通过激光错位散斑系统中的相移装置获得的多幅散斑图进行运算获得的对应点光学干涉光学相位

GB/l'34886-2017

差的图像，见阁2b）。相位图分为包囊相位固和解包囊相位医｜两种。包囊相位医｜的相位以2π为周期变

化．黑白条纹存在灰皮突变，见图2c）。解包裹相位图通过相位补偿算法使相位连续变化，表现在图像

上为灰皮的连续变化，见图2d）。

铺位阁像

l原始图像原始图

像

错位因像

+Y+r

｜、

-YI铺位最（45')

L铺位置间的

图1激光错位散斑检测技术中错位量

.

a)敝斑图b)c)包裹徊位图d)解包裹相位图

图2激光错位散斑检测技术在得的不同图像

4人员资格

按照本标准实施检测的人员，应按照GB/T9445或合同各方同意的体系进行资格鉴定与认证，并

由雇主或代理对其进行岗位培训和l操作授权。

5方法概要

5.1激光错位散斑检测方法的原理因虫ll图3所示。激光器发出的相干光经过扩柬经照射被检测物体，

其漫反射表面产生散斑场。分束镜和两个反射镜产生的两束光（两阳错位的图像）在CCD处叠加成一

l幅图像。物体上的两个点Pl和P2＜简称“对点勺，成像后叠加为一点P，形成散斑图，可通过计算机看

到。采集加载前后两个变f~状态下的散斑图做数字相贼，得到包含表面离面位移信息的干涉条纹图，其

条纹图P点处的条纹级次代表··对点”的离丽位移差。采用相移技术，多次移动相移镜，采集变形前后

具有特定相移量的多幅图像，计算后得到相位图［见医I2c)J。相位图的图像质量和测量灵敏度都有显

著提高，图像的物理意义依然是“对点”的离面位移差。相位图进一步进行解包裹运算可以得到表征离

面位移一阶微分无条纹图像即解包裹图［见图2d）〕。如果有缺陷则表面会产生异常的离面位移，在图

像对应位置处也会出现异常的条纹阁或相位图。通过条纹异常区的特征可识别缺陷的位置和大小。

GB/l'34886-2017

铺位散斑

照相机

阁像P2

采集卡

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中心;/Jll载

变形篮A

相移镜

计算机图

像软件

测量矢虽试验扳

照射方向

显示屏

注：Pl、P2是物体上的两个点．通过成像系统在成像商合成一个点P。

图3激光错位散斑检测技术原理

5.2检测时如l载方法取决于被检工件材料对加I载产生的反应。最合适的加｜载方法和加载大小主要取

决于缺陷类型和缺陷深度，同时应考虑材料及结构形式。因此在连续检测前应对被检工件试样进行试

验性l.V!IJ试。注意应在确保加载不会对被检测对象产生损坏的情况下进行测试。

5.3图3所示的激光错位散斑检测系统采用了迈克尔逊光路．这是目前主流的光路。也有采用双折射

棱镜或分光镜剪切干涉仪等光路的系统。

5.4由于激光错位散斑检测系统通过测量表面离面位移来判断内部的缺陷，其灵敏度随着缺陷深度的

增加而逐渐降低。因此，激光错位散斑技术特别适合检测复合材料层压板的分层及泡沫或蜂窝等夹层

结构的脱粘缺陷。

5.5激光错位散斑技术测量离面位移的范围理论上可达到10nm~500µm。受环境影响和l不同硬件

性能的影响，实际检测中离面位移的测量范围通常在0.1/J.ffi~100,um。对于复合材料结构，可检测的

缺陷大小和深度与蒙皮材料／厚度、芯材材料以及加载方法等密切相关。

5.6选择激光错位散斑方法检测前，应对采用不同加载方法时被检工件可能产生的离而位移进行分

析，估算检测灵敏度是否满足要求。真空加载下激光错位散斑方法检测能力的定量分析方法