三、基于光学无损检测技术的应用
3、数字全息干涉图像处理
在数字全息干涉图像处理过程中，本文采用了全息干涉图的预处理、 全息干涉图的频域滤波、数字全息干涉条纹再现、全息干涉图相位展开、 全息干涉图的后处理等关键技术。本文利用MATLAB 软件对数字图像采集 系统记录的全息图进行分析和处理, 清晰地再现了干涉条纹图。
三、基于光学无损检测技术的应用
Ⅲ、实验测试结果
激光全息干涉装置的可靠性验证 溶液：浓度为0.33mol/l的KCl水溶液 温度：298.15K温度 表1 KCL水溶液在298.15 K下质扩散系数
总相对误差： 0 .9 % 激光全息干涉装置 是精确的和可靠的
三、基于光学无损检测技术的应用
二、光学无损检测技术、原理及方法
激光全息无损检测原理
将不同受载情况下的物体表面状态用激光全息照相方法记录下来，进行 比较和分析，从而评价被检物体的质量。
待检测物体
加载 在待检测物体不受损条件下，对 物体施加一定载荷，物体内部缺陷对 应的表面在外载荷作用下产生变形。.
微差位移
激光全 息照相
利用激光全息照相方法观察和比较 这种变形，并记录在不同外载荷作用下 物体表面的变形情况，通过分析判断物 体内部是否存在缺陷。
一、无损检测技术概述
无损检测方法分类
一、无损检测技术概述 声学方法检测
电学方法检测 射线检测
无 损 检 测
检测原理
磁学方法检测
微波和介电方法检测 光学方法检测 热学方法检测 渗透检测
工程应用中，五大常规无损检测技术：
涡流检测（Eddy current Testing ，ET） 磁粉检测（Magnetic particle Testing，MT） 渗透检验（Penetrate Testing ，PT） 超声检测（ Ultrasonic Testing，UT） 射线检测（ Radiographic Testing，RT）
Ⅳ、结论 本文利用He-Ne激光器、CCD和图像采集系统等设备组成了基于数字激光 全息干涉法测量液相质扩散系数的实验系统； 本实验系统中，采用了预处理、频域滤波、干涉条纹再现、相位展开、 后处理等关键技术对全息干涉图进行了处理, 获得了相位展开后的物光 相位差, 从而为获得质扩散系数奠定了基础； 本实验系统中, 选取浓度为0.33mol/l的KCl水溶液在298.15K温度条件下 进行质扩散系数实验。将实验值与文献值相比，验证了实验系统的精确 性和可靠性, 为化工工程上研究替代制冷剂急需的质扩散系数测量提供 了一个有效的方法。
二、光学无损检测技术、原理及方法
光的干涉： 频率相同、振动方向相同和位相差恒定的相干光的直接叠加。在相干 光相遇的地方，它们相交区域内各点振动为每列波单独在该点振动的合成， 因此光强有加强和减弱的情况。 光的衍射： 光束通过小孔、狭缝或物体的细微结构时，光绕过障碍物偏离直线传 播路径而进入阴影区里的现象。
传质： 体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。在化学工业中， 一般应用的是气-液系统；液-液系统和固-液系统之间的传质过程。
三、基于光学无损检测技术的应用
本文综合运用数字图像处理技术与光干涉法，提出了一 种基于图像处理技术的测量液相质扩散系数方法。 在液相质扩散系数测量原理基础上,用CCD传感器取代双 曝光全息干涉法和实时全息干涉法中的感光干板,并记录干涉 条纹图。由于折射率和溶液浓度存在着一一对应关系,可以通 过分析不同时刻的干涉条纹图获得溶液浓度的变化,通过换算 进而得到质扩散系数。
图 相位展开前的物光相位差信息
图 相位展开后的物光相位差信息
三、基于光学无损检测技术的应用

全息干涉图的后处理
本文中，全息干涉图的后处理包括物光相位分布的展开和获取物光真 实的相位差。 通过测量相位展开后的物光相位差极值点间的距离，从而得到在扩散 方向上浓度变化极值点间的距离Δ Zm, 拍摄全息图的时间t0、t1可通过图像 自动存储软件获得,由计算公式可得到质扩散系数。
三、基于光学无损检测技术的应用

液相质扩散系数的测量原理框图 物光相位差变化Δφ
浓度变化的极值点ΔZm
曝光时间t0和t1 由计算机硬件时钟获得
质扩散系数D
三、基于光学无损检测技术的应用
2、实验平台构建
数字激光全息干涉法质扩散系数测量原理
图 数字激光全息干涉法质扩散系数测量光路图 1—He-Ne 激光器；2、5、8—平面镜；3—空域滤波器；4、7—分光棱镜； 6—扩散槽；9—CCD 传感器；10—带有图像采集卡的计算机
二、光学无损检测技术、原理及方法
激光全息无损检测方法
2、物体表面微差位移的观察方法 物体在外载荷作用下，内部缺陷所对应的物体表间产生与 其周围不相同的微差位移。利用激光全息照相的方法进行比较， 从而检测物体内部的缺陷。

实时法 二次曝光法 时间平均法
二、光学无损检测技术、原理及方法
激光全息无损检测技术应用
• • • • •
蜂窝结构检测 复合材料检测 胶接结构检测 药柱质量检测 充气轮胎检测
• 压力容器检测
• 印光学无损检测技术的应用
Ⅰ、研究背景
为应对全球气候变暖、生态破坏等现象，国际上制定了一系列 加速推动温室气体减排、减缓全球变暖趋势、保护臭氧层政策 和法规，我国也坚定的走绿色环保可持续发展道路。因此，化 工制冷行业迫切需要找到新的环保制冷剂代替氢氯氟烃 (HCFCS ) 等。 气—液、液—液等之间传质在化工过程中普遍存在。液相分子 扩散系数是描述质量传递的最重要的物性参数, 是化工上替代 制冷剂研究急需的主要参数之一。
一、无损检测技术概述
表面缺陷检检测 近表面缺陷检测 表面开口缺陷检测 内部缺陷检测
已获工程应用的其他无损检测方法主要有： 声发射检测、计算机层析成像检测、全息干涉/散斑干涉 检测、泄漏检测、目视检测和红外检测等。
无损检测技术现状及发展
一、无损检测技术概述
21世纪以来，伴随着科学技术特别是计算机技术、数字化 与图像识别技术、人工神经网络技术和机电一体化技术的大发 展，无损检测技术获得了迅速发展。在航空航天、核技术、武 器系统、电站设备、铁道与造船、石油与化工、建筑、冶金、 机械制造等领域中都有广泛应用。 目前，我国拥有17万无损检测人员和2000多家无损检测机 构，在国民经济建设与设备安全监测中发挥着重要作用。
一、无损检测技术概述
自动无损检测和定量无损检测
无损检测 技术发展方向
微观缺陷检测、在线检测、在役检测
新原理、新方法、新技术的探索研究
二、光学无损检测技术、原理及方法
光学无损检测技术概述
早期，与超声、射线、磁学等检测方法相比,利用光学 特性进行无损检测的应用并不广泛。然而，伴随着计算机、 图像处理和纤维光学等新技术的发展, 光学无损检测方法的 实用性获得了一定的发展。 激光技术的发展进一步推动了光学无损检测方法的发展， 并在无损检测领域中取得了较大的成果。目前基于光学特性 的无损检测方法主要有全息干涉法、散斑干涉法等。
二、光学无损检测技术、原理及方法
全息干涉法（Holographic
Interferometry ）
利用全息干涉法进行无损检测是在全息照相技术的基础上 发展起来的一种干涉计量技术，即把被检测物体在两种不同状 态下所显示的全息图进行比较，从而检测和计量物体表面和内 部的缺陷。
散斑干涉法（Speckle Interferometry ）
评价被检测 物体质量
二、光学无损检测技术、原理及方法
激光全息无损检测方法
1、激光全息检测的加载方法
用激光全息照相来检测物体内部缺陷的实质是比较物体在不 同受载情况下的表面光波。因此需要对物体施加载荷，一般使物 体表面产生0.2μm的微差位移。常用的加载方式有以下几种

声加载法 热加载法 内部充气法 表面真空法
图 数字全息干涉图像的处理过程
三、基于光学无损检测技术的应用

全息干涉图的预处理
全息干涉图的预处理须采取图像增强技术,主要有空域法和频域法。 其目的是为了改善图像的视觉效果, 提高图像的清晰度和工艺的适应性, 同时便于人和计算机的分析与处理, 满足图像的复制或再现要求。
图 全息干涉原始图像及其直方图
光学无损检测技术及其应用
2012.6.22
一、无损检测技术概述 二、光学无损检测技术、原理及方法 三、基于光学无损检测技术的应用 四、总结及展望
目录
无损检测NDT
（Non-destructive testing） 利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象 使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或结构异 常，最终了解和评价被检测对象的性质、状态、质量或内部结 构的技术。
三、基于光学无损检测技术的应用

数字图像自动采集系统
图 数字图像自动采集系统
数字图像自动采集系统由CCD 传感器, 带有图像采集卡、存储软件和 图像处理软件的计算机组成。 全息干涉图像信息使用CCD传感器接收, 由图像采集卡采集后送至计算
机进行处理和分析，采集后获得分辨率为2 048× 1536的全息干涉图像。
三、基于光学无损检测技术的应用

数字全息干涉条纹再现
对在两个不同时刻得到全息图的频谱信息进行反傅立叶变换, 可以得到 原始物光波的真实相位。
图������
数字全息干涉条纹再
三、基于光学无损检测技术的应用

数字全息干涉条纹再现
对在两个不同时刻得到全息图的频谱信息进行反傅立叶变换, 可以得到 原始物光波的真实相位。
中值滤波
图 全息干涉原始图像
图 中值滤波后的全息干涉图像
三、基于光学无损检测技术的应用
全息干涉图的频域滤波 对全息干涉图进行傅立叶变换,可得到全息干涉图的傅立叶频谱信息， 反映物光的真实相位。