第8章 激光全息检测诊断技术

第8章 激光全息检测诊断技术8.1 概述激光全息检测诊断技术是20世纪60年代末发展起来的，并且是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。在近几十年来，全息无损检测的理论、技术和照相系统都有了很大的发展，使该技术在更广泛的工业领域应用的可行性和实用性有了长足进展，成为无损检测工程学的重要组成部分。目前，激光全息无损检测工程学的重要组成部分。目前，激光全息无损检测约占激光全息总应用的25%。激光全息无损检测应用领域涉及航空航天产品中常用的蜂窝夹层机构脱胶缺陷的检测、复合材料层压板分层缺陷的检测，印刷电路板内焊接头的虚焊检测、压力容器寒风的完整性检测、火箭推进剂药柱中的裂纹和分层、壳体和衬套间的分层缺陷检测、飞机轮胎中的胎面体脱粘缺陷检测、反应堆核燃料元件中的分层缺陷检测等。特别是在对复合材料、蜂窝结构、叠层结构、航空轮胎和高压容器的检测，具有某些独到之处，解决了用其他方法无法解决的问题。所谓全息术与普通照相术的区别是，普通照相术只是记录了物体表面光波导振幅信息，而把位相信息丢掉了，这样只记录物体表面光波部分信息（二维信息）的照片无论从什么角度看都是一样的。而全息术是利用光的干涉和衍射原理，将物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，在一定条件下使其再现，便形成了物体逼真的三维像。由于记录了物体的全部信息（振幅，相位，波长），因而称为全息术或全息照相。这是一种两步成像的方法，第一步先记录下物体的表面光波，第二步将记录的光波“再现”出来。当然，目前全息无损检测技术真正应用到生产实际上的项目并不多，大多数项目仍处在实验阶段，离人们的期望相差甚远。这是由于这种技术始终没有摆脱实验室的束缚，没有与计算机技术的图像处理技术很好地结合起来，因而无法实现自动化在线检测而不能扩大其应用范围。激光全息检测同其他检测方法相比较，其特点如下：1） 由于激光全息检测是一个干涉计量术，其干涉计量精度与激光波长同数量级。因此，极微小（微米数量级）的变形均能被检测出来，而且检测的灵敏度甚高。2） 由于激光做光源，而激光的相干长度很大，因此可以检验大尺寸的产品，只要激光能够充分照射到整个产品表面，都能一次检验完毕。3） 激光全息检测对被检对象没有特殊要求，它可以对任何材料和粗糙表面进行检测。4） 可借助干涉条纹的数量和分布来确定缺陷的大小、部位和深度，便于对缺陷进行定量分析，5） 激光全息检测具有直观感强，非接触检测，检测结果便于保存等特点。8.2激光全息检测原理8.2.1全息照相的特点及原理1、全息照相的特点全息照相不仅在成像原理上与普通照相截然不同，而且它还有许多普通照相所没有的奇异特点。成像原理上的差别普通照相必须在胶片和物体之间安放一个针孔（或透镜）使物体上的每一点只有一条光线能够到达胶片，如图8-1a所示，然后利用胶片上的感光材料，把物体表面光波的强度记录下来，从而得到物体的形状。全息照相则不用成像系统，而是借助一束与物体光波相干涉的参考光，在胶片处同物体光波相叠加，形成干涉条纹，如图8-1b所示。a)b)图8-1 全息照相与普通照相的差别a）普通照相 b）全息照相全息照相与被摄物物任何相似之处从全息照相外表上看，只是记录一些干涉条纹，根本看不出在照片上记录了一些什么物体，只有在再现过程中才能看到被摄物的像。再现的像是立体像全息照片在再现过程中，观察者如同观察真是景物一样。当观察者改变位置时，就可以看到物体后面被挡住的部位。若看远近不同的物体，必须重新调焦。照片具有可分割性如果把普通照片撕去一块，就会丢失一部分信息。但全息照片的每一个碎片都能再现在原来物体的完整像。这是由于全息照相不用成像透镜，所以全息照片上任何一点都接受到物体整个表面漫反射来的光波。因此，全息照片上任何一块都可以再现出物体的整个表面光波，只是清晰度稍微有不同而已。胶片可多次记录许多个图像在一张全息胶片上可以进行多次曝光，从胶片不同的方向记录多个物体。再现时，每个物体的像可以不受其他像的干扰而单独地显示出来。这是由于各个像再现在不同的衍射方向上，只有在不同的方向上才能看到再现的物体像。2.全息照相的原理图8-2是全息照相记录过程的原理图。当激光从激光器发射出来后，经过分光镜被分成两束光。一束由分光镜表面反射，经过反射镜到达扩束镜，将直径为几个毫米的激光扩大照射到整个物体的表面，再由物体表面漫反射到胶片上，这束光称为物体光束；另一束光透过分光镜后，被扩束镜扩大，再经反射镜直接照射到胶片上，这束光称为参考光束。当这两束光波在胶片上叠加后，形成干涉图案，再经胶片显影处理后，干涉图案就以条纹的明暗和间距变化形式被显示出来，正是这些干涉条纹记录了物体光波导振幅和位相信息。为了理解全息照相的记录过程，下面简要叙述两个平面光波导干涉情形，如图8-2所示。其中一列代表物体反射来的光束，另一列代表参考光束，这两束光波的夹角为。当他们在胶片上相遇叠加时，就产生了一组相互平行、明暗间隔的干涉条纹。条纹的明暗取决于两束光波到达该处的位相差。如果位相差为的偶数倍，也就是两束光波到达该处的位相相同时，就产生了亮条纹，这时叫做相长干涉；如果两束光波到达该处的位相差为的奇数倍即位相相反时，就产生了暗条纹，这时就叫相消干涉。如果两束光波到达该处的位相既不相同也不相反时，则形成干涉条纹的亮度相应地介于上述两种明暗条纹之间，而条纹的间距，取决于这两束光的夹角。设d为相邻两个明条纹（或两个暗条纹）的间距，按布拉格方程式有d=/2sin(/2) (8-1)式中 光波导波长从上市可以看出，明暗条纹的间距取决于在该处发生干涉的两个光波之间的夹角，夹角大的地方，条纹间距就大；夹角小的地方，条纹间距就小。这样，就在整个全息胶片上形成了一些明暗不一、间距不等的干涉条纹，犹如许多花纹和斑点交织的图案。因上述情况是在两束平面相干波长中产生的干涉现象，在实际情况中，物体的表面光波并不是一个简单的球面光波，而是形状复杂的光波，而且参考光波也不一定都是平面光波，所以，他们叠加时，所产生的干涉图案也就非常复杂，但是原理却相同。3.拍摄全息图像需要具备的条件（1）激光全息摄影的光源激光全息摄影是一个干涉过程，因而它的光源必须具有良好的时间相干性和空间相干性的相干辐射源。空间相干性是量度一种波前的相位均匀性，如平面波前或球面波前都认为是空间相干波前。若它们的相位是天然随机的或变化显著，则称此光源的空间相干性很差。在离轴全息图中，对物体的照明光束没有空间相干性的要求，但要求参考光束有良好的空间相干性。空间相干性不好，就会使再现像的分辨率局部或全部减低，严重的会使再现像消失。时间相干性是以时间度量两个相继波前的相位恒定性。时间相干性通常以光束有良好的空间相干性。在此长度中两个相继波前彼此能保持很定的相位关系。如把一个相干光源用于干涉仪的相干测量，当干涉仪的两个臂光程相等时，由它们干涉产生的干涉条纹的调制度定义为式中Imax、Imin分别表示干涉条纹辐照度数值的极大值和极小值。调制度越大，在底片（全息干板）上曝光形成的光栅衍射效率越高。如果全息图上的干涉条纹衍射效率高，全息再现像的亮度及分辨率就高。改变一个臂的长度直到干涉现象消失为止。此时两臂的光程差就是该相干光源的时间相干性，也叫相干长度。相干长度与光源的频带宽度成反比，具有单一频率的光源相干长度为无穷大。目前，用于全息摄影的较理想的激光光源有连续波的氦氖激光器（=632.8nm），氩离子激光器（=488nm和514.5nm）和脉冲红宝石激光器（=694.3nm）。（2）激光全息摄影用的感光材料因为全息摄影是光波相互干涉的过程，尤其是离轴激光全息图（利思-厄帕特尼克斯型），参考光与物光束之间有一部小的夹角，所以被全息底片记录下来的干涉条纹频率很高，在记录三维物体景象时条纹频率还要增加，因此要求全息底片有极高的分辨率。空间分辨率的表达式为=2sin（/2）/ （8-3）当全息摄影使用红宝石激光器（=694.3nm），物光与参考光之间的夹角在2001800时，要求全息底片的空间分辨率为50928801 lp/mm。可见与使用的激光波长及物光与参考光夹角有关。式（8-3）所提出的是最低限度要求，在记录三维漫反射景象时分辨率的要求还要高些。这样高的分辨率要求，一般的照相底片上达不到的，必须使用全息记录介质。常用的记录介质按材料分类如表8-1所示。表8-1 全息记录介质分类表分类记录过程调制方式重复使用存贮时间卤化银乳胶还原金属银光密度改变否永久重铬酸盐明胶光致铰链折射率改变否永久光致抗蚀剂形成有机酸，光致铰链或光致聚合表面浮雕否永久光致聚合物光致聚合折射改变或表面浮雕否永久光导热塑料形成带电场地静电潜影，产生热塑料变形表面浮雕可永久光致变形材料一般是光诱导出新的吸收带光密度改变或折射率改变可几分钟或几个月其中卤化银乳胶是全息摄影最常用的一种记录介质，它的感光、冲洗特性与一般摄影底片基本相同。它的种类与性能由表8-2列出表8-2 卤化银乳胶型号厚度/m灵敏波长/nm曝光量/（J/cm2）极限分辨率/(cy/mm)天津I型67633303000天津II型67694383000HP633P106333004000Kodak 649F617（全色）803000Kodak 120n5600700423000Agfa 8E706633（全色）203000Agfa 8E756694（全色）203000Agfa 8E756694（全色）502500(3)激光全息摄影过程中的防振 激光全息摄影是将干涉条纹记录在照相乳剂上，为了保证所记录的干涉条纹具有高度反差，在去全息摄影过程中，要求由于意外振动而使物光和参考光之间的光程差产生动随机变化小于1/4波长，或由于某个光学元件的抖动使干涉条纹相对于底片1/4条纹间隔的位移，否则不但得不到高反差的干涉条纹，甚至使全息底片均匀曝光而得不到干涉条额外你的记录。全息摄影如果用连续激光器如氦氖激光器，由于它的功率较低，全息摄影曝光时间需要数十秒钟，这样长的曝光时间，如果不采取防振措施就无法拍摄到全息图，这就要求把全息摄影器件、激光器连同被拍摄物体都放在防振台上。即使使用了防振台，对于周围环境的干扰诸如气流、噪声等也有一定要求。当然如果使用脉冲红宝石激光器作为光源进行全息摄影，由于曝光时间是ns量级，在这样短的时间里，由振动产生的物光和参考光之间的光程差还不足以大于1/4波长，也不会产生过大的条纹移动，因此就不需要采取这种防振措施。（4）其他条件为了得到一个好的全息图，除了上面是那个条件外，还要考虑诸如物光与参考光的等光程问题，物光与参考光的光强比等。根据相干长度的概念，在全息摄影中，物光和参考光程为零或为波长的偶数倍时所获得全息图的干涉条纹的调制度最大，因此，再现全息像的亮度就高，分辨率也高。当为拍摄一个漫反射物体的全息图布置光路时，要使分束器算起到全息底片的参考光光程与从分束器算起到物体的最近点再反射到全息底片的物光光程相等，那么物光束与参考光束的光程差就是由被拍摄物体的深度引起的光程差，这个光程差不能大于激光器的相干度。相干度越长，全息摄影的光路布置越自由。如果物体的深度在激光器的相干长度之内，物体的全息再现像的亮度分布就与物光束照明物体时的亮度分布相一致。如果物体的深度大于激光器的相干度，在物体的全息再现像上就会出现明暗相同的条纹，它使物体全息再现像的分辨率大大下降。当用二次曝光方法对物体进行无损检测时，它就会干扰由于物体变形、内部缺陷而产生的干涉条纹的分辨率。参考光与物光的光强比是影响全息图干涉条纹调制度的另一个因素。物光与参考光的光强比为时，能使再现光有最大的衍射效率，因为像的亮度最佳。但产生清晰度最好的再现像并不完全取决于此值，最终到达全息底片上的光强比1：31：5最佳。这个比值由分束器和物体的反射性能决定，并可用多种方法加以改变。一种方法就是在玻璃基体的圆周上镀以变密度的银构成的圆形分束器，转动这种分束器就可以改变两束光的强度比。也可以用改变光路中扩束镜的距离或在光路中加中性滤光片来实现。再一个因素是物光与参考光之间的夹角。一般来说，当参考光与物光之间的夹角减少时，全息图的衍射效率增加。对于在底片和物体之间的一个给定距离，可以算出使物体的再现像和再现光束恰好分开的最小角度。实验中取最小角度的1倍，但应避免使角度大于900，否则对全息底片所要求的分辨率将超过2000 lp/mm。8.2.2全息干涉检测原理全息无损检测是全息干涉计量技术的实际应用。全息无损检测原理就是建立在判断全息干涉条纹与结构变形量之间关系的基础上。a)b）图8-3 热加载两次曝光法显示的铝蜂窝夹层板局部脱胶缺陷于干涉条纹畸变图a)叠层结构 b)脱胶处变形在外力作用下，结构将产生表面变形。若结构存在缺陷，则对应缺陷部位的表面变形与结构物缺陷部位的表面变形是不同的。这是因为缺陷的存在，使缺陷部位的刚度、强度、热传导系数等物理量均发生变化的结果。因而缺陷部位的局部变形与结构的整体变形就不一样。应用全息干涉计量的方法，可以把这种不同表面的变形转换成光强表示的干涉条纹由感光介质记录下来。如果结构不存在缺陷，则这种干涉条纹只与外加载荷有关，且干涉条纹衫有规律的，每一根条纹都表示结构变形 等位移线；如果结构中存在缺陷，则缺陷部位的条纹变化不仅取决于外加载荷，还取决于缺陷对结构的影响。因为在缺陷处产生干涉条纹，是结构在外加载荷作用下产生的位移线与缺陷引起的变形干涉条纹叠加的结果。这种叠加将引起缺陷部位的表面干涉条纹畸变。根据这种畸变则可以确定结构是否存在缺陷。图8-3a所示为一叠层结构，前壁板之间局部脱胶，若以热辐射作用与所示结构前壁板上，前壁板表面温度升高时，其膨胀系数和温度变化的积确定。里面的胶层起隔热作用，使得后壁板的温度变化较小。它相当于两层有温度差的板组合而成为一个准双金属片。这种结构将出现一定程度的弹性变形，弹性变形的大小取决于两块板的物理性能和相对厚度。然而脱胶区壁板之间是无约束的，前壁板的变形则不受后壁板的影响，从而使脱胶区和它周围非脱胶取之间产生了变形差，如图8-3b所示。如果将这种变形差用两次曝光全息干涉法记录下来，反映在全息图上的缺陷部位干涉条纹将产生畸变，即形成封闭的“牛眼”条纹区就是结构的脱胶部位。8.3激光全息检测诊断方法8.3.1 检验方法激光全息检验所一种全息干涉计量术，它是激光全息照相和干涉计量技术的综合。这种技术的依据是物体内部缺陷在外力作用下，使它所对应的物体表面产生与其周围不相同的微量位移差。然后用激光全息照相的方法进行比较，从而检验出物体内部的缺陷。对于不透明度物体，光波只能在它的表面上反射，因此只能反映物体表面上的现象。然而，物体表面与物体内部是相互联系着的，若给物体一定的负荷（例如机械的或热脉冲的载荷），物体内部的异常就能表现为表面的异常。当然，外界载荷应以不使物体受损为限。观察物体表面微量位移差点方法有以下三种。实时法先拍摄物体在不受力时代全息图，冲洗处理后，把全息图精确地放回到原来拍摄时的位置上，并用拍摄全息图时代同样参考光照射，则全息图就再现出物体三维立体像（物体的虚像），再现的虚像完全重合在物体上。这时，对物体加载，物体的表面会产生变形，受载后的物体表面光波和再现的物体虚像之间就形成了微量的光程差。由于这两个光波都是相干光波（来自同一个激光源），并几乎存在于空间的同一位置（因变形甚小），因此这两个光波叠加仍会产生干涉条纹。加入物体内部没有缺陷，则受载后的物体表面变形是连续规则的，所产生的干涉条纹的形状和间距 的变化也是连续均匀的，并与物体外形轮廓的变化相协调。物体内部如没有缺陷，受载后对应于内部有缺陷的物体表面部位的变形就比周围的变形要大。因此，当与再现虚像的光波相干涉时，对应于有缺陷的局部地区，就会出现不连续的突变干涉条纹。由于物体的初始状态（再现的虚像）和物体加载状态之间的干涉度量比较少在观察时完成的，所以称这个方法为实时法。这种方法的优点是只需要一张全息图就能观察到各种不同加载情况下的物体表面状态，从而判断出物体内部是否含有缺陷。因此，这种方法能经济、迅速而准确地确定出物体所需加载量的大小。其缺点是：为了将全息图精确地放回原来的位置，需要有一套附加机构以便使全息图位置的移动不超过几个光波导波长。由于全息干版在冲洗过程中乳胶层不可避免地要产生一些收缩，当全息图放回原位时，虽然物体没有变形，但仍有少量的位移干涉条纹出现。显示的干涉条纹图样不能长久保留。为了解决全息图精确复位的困难，也可以采用“就地显影”的方法。当全息干版感光以后，不再从干版架中取下，而直接在原位冲洗处理。有的激光全息照相设备本身附带有显影装置，可以进行就地显影。至于乳胶层的收缩变形问题可以采用下述的“两次曝光法”来克服，或在原位冲洗法中先放入清水进行曝光。在观察实时条纹时，为了改善条纹对比度，常常改变光路的分光比，增加再现物象的亮度而减少原物体的照明光强。这可以采用可调分光器或在光路中放置（或去掉）滤光器来实现。总之，要使再现像光强和物体反射光强和物体反射光强大致相同，以获得较好的条纹对比度为准。2.两次曝光法改方法是将物体在两种不同受载情况下的物体表面光波摄制在同一张全息图上，然后再现这两个光波，而这两个再现光波叠加时仍然能够产生干涉现象。这时，所看到的再现象像除了显示出原来物体的全息像外，还产生较为粗大的干涉条纹图样。这种条纹表现在观察方向上的等位移线，两条相邻条纹之间的位移差约为再现光波导半个波长。若用氦-氖激光器作为光源，则每条条纹代表大约为0.316m的表面位移。从这种干涉条纹的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。两次曝光法是在一张全息片上进行两次曝光，记录了物体在发生变形之前和之后的表面光波。这不但避免了实时法中全息图复位的困难，而且也避免了感光乳胶层收缩不稳定的影响，因为这时每一个全息图所受到的影响是相同的。此外，此法系永久性记录。其主要缺点是对于每一种加载量都需要摄制一张全息图，无法再同一张全息图上看到不同加载情况下物体表面的变形状态，这对于确定加载参数是比较费事的。两次曝光法和实时法一样，在研究物体两种状态之间的变化时，其变化不能太大或者太小，要在全息干涉分析限度之内（几个、几十个波长）。如果太大，全息图再现的干涉条纹太密，以致人眼分辨不出来；若变化太稀少，也不能进行准确测量。因此选择合适的变化状态是这两种检测方法中应注意的问题。两次曝光法中干涉条纹的产生由两个因素决定，一是两次曝光时间间隔中间物体状态的变化；一是两次曝光时，光波频率的变化。后一种因素往往是问题复杂化，有事频率的变化甚至达到使干涉条纹无法形成的程度。所以，为了保证获得清晰度干涉条纹，要严格控制激光器输出光波频率的稳定性。3.时间平均法时间平均法师在远比振动周期长得多的时间内对稳定振动的物体进行曝光，就象对精致物体拍摄全息图的过程一样。全息干版将振动物体在两个端点状态记录下来，当再现全息图时，这两个端点状态的像就相互干涉而产生干涉条纹。用干涉条纹图样的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。所谓时间平均法可以理解成反复多次的两次曝光，这种方法对于稳定的周期振动分析非常有效，是迄今为止振动分析方法中最好的一种。由于全息术是一种干涉术，任何不稳定的振动将导致干涉条纹的移动。如在摄制静态物体的全息图时发生这种情况，将引起全息图上干涉条纹的混叠。但对于稳定周期振动，如图8-4所示，振动体各点的振幅恒定的，只不过在两个端点之间周期变化而已。因此，对应的干涉条纹位置也是恒定的，只是由于振动体在振动的各个位置上停留的时间不同，使整个像上的条纹亮度呈不均匀分布，停留时间长的地方亮度打，而停留时间短的地方亮度小罢了。由于振动物体做正弦式的周期性振动，因此，把大部分时间消耗在振动的两个端点上，所以，全息图上所记录的状态实际上是物体在振动的两个端点状态的叠加。图8-4 稳定周期振动8.3.2加载方法无论用哪种全息干涉法来检测结构存在的缺陷，都是比较结构在外载荷作用下使结构产生变形所引起的表面反射光波光程的变化，记录和分析这种光波光程变化所形成的干涉条纹是检测的关键。因此，对被检结构施加合适的载荷是很重要的。目前，常用的加载方法有以下几种。1.机械加载机械加载包括拉伸、弯曲、扭转和集中力等。机械加载常用来检测金属、陶瓷、混凝土等材料的裂纹缺陷，同时也常用于对结构进行应力、应变分析。机械加载检测灵敏度与裂纹取向有关。如果力度方向使裂纹产生张开位移，则裂纹容易发现；如果施加的外力使裂纹闭合，则被检裂纹就不易发现。对各向异性材料，检测灵敏度还与结构取向有关，易变形方向的缺陷容易发现；不易变形方向的缺陷就难发现。图8-5为直径为2.7m的宇宙飞船天线，用手指施加集中力所产生的表面变形用两次曝光发记录的全息干涉条纹再现图。机械加载是通过表面位移的变化来反映裂纹缺陷的。因此，倾斜照明或观察方向能改善全息干涉法对表面内位移的灵敏度。机械加载方法是一种常用的加载方法，容易实现，而且在高温和腐蚀条件下也可以进行。2.冲击加载冲击加载时用摆锤或自由落体锤撞击被检物体，撞击作用使物体中形成应力波并向周围传播。应力波传到缺陷处，由于缺陷的作用，使得应力波形发生变化。用双脉冲全息干涉计量术记录应力波发生变化的干涉条纹图，即可确定缺陷所在部位。这种加载只限于用固体脉冲激光为光源的全息干涉计量。它可以对涡轮叶片、钢板、铝板、压力容器中的缺陷进行检测。3.增压加载对于有孔蜂窝接口、轮胎、压力容器、管道等产品，可以用内部充气增压加载的方法进行全息检测。例如有孔蜂窝夹层结构当内部充压后，蒙皮在压力作用下向外鼓起。在脱胶处由于蒙皮和蜂窝芯之间没有粘住，该处蒙皮在气压作用下向外鼓起的变形比周围粘住的蒙皮变形要打，形成脱胶处相对于周围蒙皮变形有了一个微小位移差，通过全息干涉法把这种位移差转换成光强的变化而形成干涉条纹图。这种全息条纹图，除了显示出蜂窝结构形状外，还会在脱胶缺陷处出现封闭闭环状条纹图。图8-6为气压加载两次曝光法获得的蜂窝夹层结构全息干涉条纹图。由于全息干涉法记录结构表面位移非常敏感，所以用这种加载方法所摄制的全息干涉条纹图很直观，检测效果好。4.真空加载对于叠层结构，钣金胶接机构，无期空蜂窝夹层结构以及轮胎等可以采用抽真空的方法进行加载，同样能够造成缺陷表面内外压差，引起表面变形。如图8-7所示，在被检构件上加一个光学透明的真空室，开始时真空室内有10.666kPa（80mmHg）的低真空，使真空室密封地吸在面板上，并进行两次曝光法全息记录时代第一次曝光。然后提高真空室内地真空度（减小真空室内压），迫使脱胶区向真空室外侧方向发生变形，直到机构力系达到平衡为止，随即进行两次曝光发全息记录的第二次曝光，这样缺陷和结构的变形以干涉条纹的形式记录下来。图8-7 真空加载5.加热法这种方法是对物体施加一个温度适当的热脉冲，物体因受热而变形，在内部有缺陷处，由于传热较慢，相对于缺陷周围的温度要高些。因此，造成该处的变形量相应也大些，从而形成缺陷处相对于周围的表面变形有一个微量位移差，可用激光全息照相记录突变的干涉条纹图样。加热的方式可以用碘钨灯或红外线灯在物体表面直接照射加热，也可以用电炉、热风加热物体。这种加载的方法也是比较方便的。由于这种加载方式是对物体施加热脉冲，当加热刚停止时，物体中的温度梯度大。这时，物体内部的缺陷地区所造成的变形也大，最容易显示出缺陷图案来。但是，这时物体的整体变形也很大，因而所显示的干涉条纹之间的距离很小（干涉条纹稠密），不便于对干涉条纹进行观察和分析。只有让物体充分冷却后，使物体的整体变形小时，而物体呢不有缺陷地区的变形由于有一些滞后现象，还来不及完全消失时，才能够对干涉条纹进行分析，揭示出缺陷来。这样不但影响了检验的速度，而且对于埋藏较深的缺陷也不易发现，直接影响了检验的灵敏度。为了解决这个问题，可以采用干涉条纹控制技术，使干涉条纹局部得到放大而显示出缺陷来。图8-8为实时法全息检验时，控制干涉条纹的原理图。其中反射镜可以倾斜，能够绕着它的垂直轴线和水平轴线转动。当转动反射镜时，可以移动干涉条纹的部位。透镜系统可以沿着透镜光轴移动。当移动透镜时，便可增大条纹的间距。这样，可以在物体还未冷却以前就查知其中缺陷的存在。一方面加快了检验速度，另一方面也能够揭示出关于物体完整性的最大细节。图8-8 实时法全息检验控制干涉条纹的原理图加热加载的主要优点是简单，方便；缺点是对缺陷的显示不如其他加载方式清楚，也不容易确定缺陷所在的深度。另外，加热法加载时，要防止由于冷热空气的对流而是物体产生过大的振动，这会使得干涉条纹发生移动而影响观察和记录的效果。6.声振动法把一个宽频带的换能器（通常用压电晶体）胶接在试件的表面上，调节驱动电压来改变激振频率，在振动期间使全息干版感光。在缺陷区域，由于表面的结合松动或者能够完全自由振动，它的振幅就比其他地区大，因而在图像中就显示出一组特殊的干涉条纹，把松动区域的表面轮廓勾画出来。可以通过调节换能器的频率，使其与缺陷部位表皮形成共振，这样时间的整体振动则可以忽略不计。有时为了提高激励能量，可以将换能的能量通过铝质的实心角柄传到试件表面。用这种换能器可以在角柄尖角输出端得到约10m的位移，而且不必胶接到试件表面，这就大大简化了操作过程。声振动法的特点就是它能够提供缺陷大小和深度的一种量度。因为一个脱粘缺陷区域被声信号策动时，它就会像一个鼓似的以它的共振频率（基频）振动，要确定这个共振频率，可用实时法观察。一方面增加策动换能器的频率，一方面通过全息图进行观察，在达到共振频率时，马上会出现干涉条纹的异常变化。按照基频振动公式： （8-4） 式中 h脱粘表皮厚度（mm）； a脱粘处的半径（mm）； r0杨氏模量； 密度； 泊松比；。根据实时观察到的脱粘区域，可以确定值大小，从而可以算出h值来，即缺陷距表面的深度。上述几种加载方式各有其特点，但无论采用何种方式，其目的是将物体内部的缺陷反映到物体表面上来。一般使物体表面产生0.2m的微量位移差，就可以使物体内部的缺陷在干涉条纹图样中有所表现。但是如果缺陷位置过深，在无损加载时，缺陷反映不到物体表面或反映甚微，那么，激光全息照相就无能为力了。8.3.3诊断技术1.激光散斑检测诊断技术激光散斑检测技术于20世纪80年代初期开始应用于无损检测领域，其基本原理是通过被检物体在加载前后的激光散斑图的叠加，从而在有缺陷部位形成干涉条纹，由于是利用物体表面反射光通过棱镜后产生的微笑剪切量形成散斑干涉图，不需要参考光路，因此外界干扰的影响小，检测时不需要防振工作台，便于在现场使用。随着激光散斑测量技术的发展，采用CCD摄像机输出干涉图像信号，省去了显影定影等繁杂的湿处理手续，大大提高了检测效率，同时可直接将输出的数字信号与计算机连接，自动处理，并可在计算机屏幕上实时观察到干涉图形，现场应用十分方便。见图8-9所示。