01-磁光成像检测技术及应用.ppt

应用于飞机发动机、起落架等磁性材料缺陷的磁光成像检测系统原理图 基本原理： 施加于材料中 的直流或者低频 交流磁场在缺陷 处产生漏磁场， 将该磁场转化成 图像信息实现缺 陷的检测。 本研究团队正研究磁光成像法在磁性材料中的应用，应用磁偶极子模型，采用低频交流激励，消除磁畴与磁畴壁的影响，实现磁光图像到漏磁场的影响，进而实现缺陷的量化。 对象四 第六部分 典型应用 * 谢 谢！ * 特征空间法：首先利用主成分分析法从一组训练集（无激励）图像中提取主成分，每一个主成分对应一个特征向量作为特征空间的一个基向量，构成多维特征空间。将一张检测图像（有激励）投影到该特征空间，得到一个坐标，再利用该特征空间重构该坐标所对应的图像。再做差。 * 自然旋光效应现象解释 不同旋光介质光振动矢量的旋转方向不同,并因此将旋光介质分为左旋和右旋。 石英 光轴 1825年，菲涅耳对旋光现象提出了一种唯象的解释。按照他的假设,可以把进入旋光介质的线偏振光看作是右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的组合。 菲涅耳认为：在各向同性介质中, 线偏振光的右、左旋圆偏振光分量的传播速度 ?R 和 ?L 相等,因而其相应的折射率 nR＝c /?R 和 nL＝c /?L相等。 补充知识 * 而在右、左旋光介质中，右、左旋圆偏振光的传播速度不同,其相应的折射率也不相等。 在右旋晶体中,右旋圆偏振光的传播速度较快,?R ?L ；左旋晶体中，左旋圆偏振光的传播速度较快，?L ?R。 假设入射到旋光介质上的光是沿水平方向振动的线偏振光，按照归一化琼斯矩阵方法，可以把菲涅耳假设表示为 * x 方向振动的线偏振光、振动方向与 x 轴成 ? 角的线偏振光、左旋圆偏振光、右旋圆偏振光的标准归一化琼斯矢量形式分别为： 如果右旋和左旋圆偏振光通过厚度为 l 的旋光介质后,相位滞后分别为 n l * 则其合成波的琼斯矢量为 引入 合成波的琼斯矢量可以写为 它代表了光振动方向与水平方向成? 角的线偏振光。 * 入射的线偏振光光矢量通过旋光介质后，转过了? 角: x 方向振动的线偏振光 振动方向与 x 轴成 ? 角的线偏振光 由(1)式和(2)式可以得到 * (4)式还指出，旋转角度? 与l 成正比,与波长有关，这些都是与实验相符的。 菲涅耳的解释只是唯象理论，它不能说明旋光现象的根本原因，不能回答为什么在旋光介质中二圆偏振光的速度不同。 这个问题必须从分子结构去考虑，即光在物质中传播时，不仅受分子的电矩作用，还要受到诸如分子的大小和磁矩等次要因素的作用。 * * * * 第三部分 MOI基本原理及构件 3.3.2. 光路设计 光斑大小；激光光束很细，照射在磁光传感器上的光斑很小，造成单次可检测面积缩小； 入射角；磁光传感器（磁光薄膜）表面反射光会影响成像效果； 光路中存在的问题: * 第三部分 MOI基本原理及构件 3.3.2. 光路设计 光斑解决方案---扩束镜 扩束原理图 北京卓立汉光（Zolix） ×5 扩束镜，LBE633-5 扩束镜主要有两个用途： 扩展激光束的直径 减小激光束的发散角 * 第三部分 MOI基本原理及构件 3.3.2. 光路设计 入射角解决方案---布儒斯特角 布儒斯特定律 当自然光入射到介质表面时，反射光和折射光都是部分偏振光。 一、反射和折射的偏振光 反射光中振动方向垂直入射面的成分比平行于入射面的成分占优势； 折射光中振动方向平行入射面的成分比垂直于入射面的成分占优势； * 光从折射率为 n1 的介质射向折射率为 n2 的介质时，当入射角满足: 二、布儒斯特定律 反射光就变为振动方向垂直于入射面的完全偏振光。而折射光仍为部分偏振光。 称为布儒斯特角 第三部分 MOI基本原理及构件 3.3.2. 光路设计 由布儒斯特定律可知，反射光为零 入射光为平行于入射面的线偏振光 入射角满足布儒斯特角 * 第三部分 MOI基本原理及构件 3.3.3. 激励方式 一、激励与漏磁场的关系 试件与缺陷一定的情况下： 激励的电流大小 磁轭的材料 绕线的匝数 决定 漏磁场强度 法拉第旋转角，成像效果 激励的频率 （直流、低频/高频交流） ？ * 激励源的磁轭、绕线匝数、电流大小---磁化 第三部分 MOI基本原理及构件 3.3.3. 激励方式 无外磁场 顺 磁 质 磁 化 有外磁场 介质磁化后的 附加磁感强度 真空中的磁感强度 磁介质中的总磁感强度 * N为绕线匝数，i为电流，L为磁路长度 第三部分 MOI基本原理及构件 3.3.3. 激励方式 磁化率 相对 磁导率 绝对磁导率 铁磁材料有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强102 -104倍。 μ决定材料 N决定匝数，i决定电流大小 L决定磁