Recent development in all-optical ultrasonic shear wave inspection

• Autorzy: Messaoudi M. , Pouet B.

Identyfikatory

DOI

10.26357/BNiD.2018.019

Warianty tytułu

PL

Niedawne odkrycie w całkowicie optycznej ultradźwiękowej inspekcji fal poprzecznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A laser-based technique for efficiently generating and detection ultrasonic shear-wave is described. For the detection, a new laser interferometric scheme was recently developed in order to measure the three components of the ultrasonic field. This scheme takes advantage of the large étendue achieved with interferometer based on two-wave mixing in photorefractive crystal. Detection of the out-of-plane component as well as the two orthogonal in-plane components of the surface displacement is achieved using a single laser probe beam and a single, large aperture, collecting optic combined with detector arrays. With this interferometer, all wave types can be detected. The detection of the in-plane component allows efficient detection of shear waves, particularly when the direction of ultrasounds propagation is normal to the surface of inspection. However, for remote shear wave inspection, one must also be able to efficiently generate normal incidence shear waves. With laser-based generation, shear waves are mainly generated off the normal incidence. In this paper, in addition to presenting the tri-component interferometer, an improved method for normal-incidence shear wave generation is described. The combination of shear-wave LU generation with a multi-component laser receiver makes LU pulse-echo shear-wave inspection possible. Results from characterization of the receiver and of the generation are shown.

PL

Opisano technikę laserową do wydajnego generowania i wykrywania ultradźwiękowych fal poprzecznych. W celu detekcji opracowano nowy laserowy układ interferometryczny do pomiaru trzech składników pola ultradźwiękowego. Schemat ten wykorzystuje dużą wartość uzyskaną przy pomocy interferometru opartego na mieszaniu dwóch fal w fotorefrakcyjnym krysztale. Wykrywanie elementu poza płaszczyzną, jak również dwóch ortogonalnych elementów w płaszczyźnie przemieszczenia powierzchni, uzyskuje się za pomocą pojedynczej wiązki sondy laserowej i pojedynczej, dużej apertury, zbierającej układ optyczny połączonej z układami detektorów. Za pomocą tego interferometru można wykryć wszystkie typy fal. Wykrywanie elementu w płaszczyźnie umożliwia skuteczne wykrywanie fal poprzecznych, szczególnie gdy kierunek propagacji ultradźwięków jest normalny do powierzchni kontroli. Jednak w przypadku zdalnej inspekcji fali poprzecznej ważne jest również by móc wydajnie generować padające fale poprzeczne. W przypadku generowania laserowego fale poprzeczne są wzbudzane głównie poza normalną . W niniejszej pracy, oprócz prezentacji interferometru trójskładnikowego, opisano ulepszoną metodę generowania padających fal normalnych. Połączenie generatora LU fali padającej z wieloskładnikowym odbiornikiem laserowym umożliwia inspekcję falą poprzeczną z wykorzystaniem trybu LU pulse-echo. Przedstawiono wyniki charakteryzacji odbiornika i generatora.

Słowa kluczowe

EN

laser ultrasound; in-plane displacement; three dimensional; directivity pattern; shear waves

PL

ultradźwięki wzbudzane laserowo; przesunięcie w płaszczyźnie; trójwymiarowy; wzorzec kierunkowy; fale poprzeczne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Badania Nieniszczące i Diagnostyka
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 31--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Messaoudi M.

• Sound & Bright, Los Angeles, USA

autor

Pouet B.

• Sound & Bright, Los Angeles, USA

Bibliografia

• [1] R.J. Dewhurst, Q. Shan, 'Optical remote measurement of ultrasound', Meas. Sci.Tech., 10 (11), pp.R139-R168, 1999.
• [2] Monchalin J.-P., Optical detection of ultrasound, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control (ISSN 0885-3010), vol. UFFC-33, Sept. 1986, p. 485-499
• [3] A. Wartelle et al., “Non-destructive testing using two component/two wave mixing interferometer”, AI P Conference Proceedings. Eds. Donald O. Thompson, and Dale E. Chimenti. Vol. 1335. No. 1. AIP, 2011.
• [4] B. Pouet, N. Lefaudeux, P. Clemenceau, S. Breugnot, “Laser Ultrasonic Inspection Based on In-Plane Detection and Shear Wave Generation”, 1st International Symposium on Laser Ultrasonics: Science, Technology and Applications. July 16-18 2008, Montreal, Canada
• [5] G.F. Miller and H. Pursey, 'the field and radiation impedance of mechanical radiators on a free surface of a semi-infinite isotropic solid', Proc. R. Soc. London, Ser. A 223, pp 521-541, 1954.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).