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परिचय
ऑप्टिकल डिटेक्शन तकनीक लेजर अल्ट्रासोनिक परीक्षण (एलयूटी) में एक केंद्रीय भूमिका निभाती है और पारंपरिक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर की तुलना में इसके फायदे हैं। गैर--संपर्क ऑप्टिकल डिटेक्शन अल्ट्रासोनिक क्षेत्र में हस्तक्षेप नहीं करता है और डिटेक्शन बिंदुओं को सटीक स्थानिक सटीकता के साथ तेजी से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। ऑप्टिकल डिटेक्शन उच्च आवृत्ति बैंड में एक विस्तृत आवृत्ति रेंज को कवर करता है, जिससे यह अल्ट्रासोनिक तरंगों की पहचान और विश्लेषण करने में सक्षम हो जाता है। इसके विपरीत, पीज़ोइलेक्ट्रिक सेंसर को भौतिक गुणों की सीमाओं के कारण उच्च आवृत्ति संकेतों का पता लगाने में चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। हालाँकि, बिखरी हुई वस्तुओं से निपटने के दौरान ऑप्टिकल डिटेक्शन की संवेदनशीलता काफी कम हो जाती है। प्रकाश किरण पर अल्ट्रासोनिक तरंगों के प्रभाव को मुख्य रूप से तीव्रता मॉड्यूलेशन और चरण या आवृत्ति मॉड्यूलेशन में वर्गीकृत किया जा सकता है। प्रकाश की अत्यधिक उच्च आवृत्ति के कारण, वर्तमान फोटोडिटेक्टर सीधे प्रकाश के चरण को नहीं माप सकते हैं और केवल प्रकाश की तीव्रता का पता लगा सकते हैं। प्रकाश किरण की चरण जानकारी प्राप्त करने के लिए, चरण जानकारी को तीव्रता की जानकारी में परिवर्तित करने के लिए किरण को मॉड्यूलेट किया जाना चाहिए, जिसे बाद में डिमॉड्यूलेशन के माध्यम से पुनर्प्राप्त किया जाता है।
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तीव्रता मॉड्यूलेशन तकनीक
तीव्रता मॉड्यूलेशन तकनीकें प्रकाश की तीव्रता में उतार-चढ़ाव की निगरानी करके सतह कंपन और विस्थापन डेटा प्राप्त करती हैं। इस दृष्टिकोण में मुख्य रूप से पंप जांच तकनीक, ऑप्टिकल विक्षेपण तकनीक और सतह झंझरी विवर्तन तकनीक शामिल हैं। पंप-जांच तकनीकों का उपयोग अल्ट्राफास्ट डायनेमिक्स और माइक्रो- से नैनोस्केल ध्वनिक प्रतिक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, सिद्धांत में सामग्री में क्षणिक थर्मोइलास्टिक विरूपण या उच्च आवृत्ति अल्ट्रासोनिक दालों को प्रेरित करने के लिए उच्च - ऊर्जा पंप प्रकाश का उपयोग करना शामिल है, इसके बाद जांच प्रकाश के साथ नमूना लेना होता है जिसमें नियंत्रित समय विलंब होता है। अल्ट्रासाउंड के कारण अपवर्तक सूचकांक गड़बड़ी या विस्थापन जांच प्रकाश की प्रतिबिंब विशेषताओं को बदल देता है। यांत्रिक अनुवाद चरण का उपयोग करके दो पल्स के बीच समय विलंब को समायोजित करके, सिस्टम पिकोसेकंड या फेमटोसेकंड पैमाने पर अल्ट्रासाउंड के गतिशील विकास को रिकॉर्ड कर सकता है। ऑप्टिकल विक्षेपण तकनीक सतह ध्वनिक तरंगों से प्रेरित स्थानीय ज्यामितीय झुकाव का पता लगाती है। जब अल्ट्रासाउंड पता लगाने के बिंदु से गुजरता है, तो सतह के मामूली झुकाव परावर्तित प्रकाश किरण के स्थानिक विक्षेपण का कारण बनते हैं। ऑप्टिकल पथ में भौतिक अवरोधों को पेश करके, कोणीय विस्थापन को डिटेक्टर द्वारा प्राप्त प्रकाश की तीव्रता के उतार-चढ़ाव में परिवर्तित किया जाता है। इन उतार-चढ़ाव की आवृत्ति सीधे सतह ध्वनिक क्षेत्र की भौतिक विशेषताओं को दर्शाती है। सतह झंझरी विवर्तन तकनीक आवधिक सूक्ष्म संरचनाओं वाली सतहों के लिए उपयुक्त हैं। जैसे-जैसे अल्ट्रासाउंड फैलता है, यह अक्सर झंझरी में मामूली समायोजन का कारण बनता है, जो बदले में विवर्तित किरणों के कोण और ऊर्जा वितरण को बदल देता है। विशिष्ट आदेशों पर विवर्तित प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन की निगरानी करके, सिस्टम उप-{18}}नैनोमीटर स्तर पर सतह गतिशील विस्थापन जानकारी निकाल सकता है।
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चरण मॉड्यूलेशन और फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमेट्री
चरण मॉड्यूलेशन तकनीक अल्ट्रासोनिक कंपन द्वारा नियंत्रित चरण बदलाव को हस्तक्षेप फ्रिंज की तीव्रता में भिन्नता में परिवर्तित करने के लिए सुसंगत प्रकाश के हस्तक्षेप सिद्धांत का उपयोग करती है। यह तकनीक आम तौर पर नैनोमीटर स्तर या उससे भी कम सटीकता प्राप्त करती है। इंटरफेरोमेट्रिक डिटेक्शन को संदर्भ {{3} प्रकाश हस्तक्षेप और स्वयं {{4} संदर्भ हस्तक्षेप में विभाजित किया जा सकता है। संदर्भ {{6} प्रकाश हस्तक्षेप में शून्य {{7} पथ {{8} अंतर हस्तक्षेप और हेटेरोडाइन हस्तक्षेप शामिल है, जबकि स्वयं - संदर्भ योजनाओं में विलंब हस्तक्षेप, अनुकूली होलोग्राफिक हस्तक्षेप और लेजर बिखरने का पता लगाना शामिल है। चरण डिमोड्यूलेशन योजनाओं में, फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमीटर लेजर अल्ट्रासोनिक पहचान के लिए मुख्य तकनीक है। यह विधि दो अत्यधिक परावर्तक दर्पणों (चित्रा 2) द्वारा गठित गुंजयमान गुहा के माध्यम से कई किरणों के सुसंगत सुपरपोजिशन को प्राप्त करती है। जब जांच प्रकाश सतह कंपन चरण की जानकारी लेकर गुहा में प्रवेश करता है, तो किरणें दर्पणों के बीच कई बार परावर्तित होती हैं, जिससे हस्तक्षेप फ्रिंज बेहद तेज हो जाते हैं। जब अल्ट्रासोनिक प्रेरित विस्थापन चरण परिवर्तन का कारण बनता है, तो अनुनाद स्थिति बदल जाती है, जिससे संचरित या परावर्तित प्रकाश की तीव्रता में नाटकीय रैखिक उतार-चढ़ाव होता है। पारंपरिक माइकलसन इंटरफेरोमीटर की तुलना में, फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमीटर पर्यावरणीय यांत्रिक कंपन के प्रति उच्च सहनशीलता दिखाते हैं और उनमें अधिक ऑप्टिकल कोलिमेशन होता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़े एयरोस्पेस घटकों की खुरदरी सतहों से निपटने के दौरान बेहतर संवेदनशीलता होती है। पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के साथ गुहा की लंबाई को नियंत्रित करके, सिस्टम हस्तक्षेप वक्र के सबसे संवेदनशील क्षेत्र में ऑपरेटिंग बिंदु को लॉक कर सकता है, जिससे कमजोर ध्वनिक कंपन संकेतों की उच्च रैखिकता निष्कर्षण सक्षम हो जाता है। इसके अतिरिक्त, अनुकूली होलोग्राफिक इंटरफेरोमीटर हस्तक्षेप पैटर्न को गतिशील रूप से रिकॉर्ड करने के लिए फोटोरिफ्रेक्टिव क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, पर्यावरणीय गड़बड़ी या जटिल सतह आकारिकी के कारण होने वाली वेवफ्रंट विकृतियों के लिए स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति करते हैं, कठोर औद्योगिक वातावरण में सिस्टम स्थिरता में सुधार करते हैं। लेज़र स्कैटरिंग डिटेक्शन तकनीक धब्बेदार क्षेत्र वितरण के गतिशील विकास का विश्लेषण करके कंपन जानकारी प्राप्त करती है। यद्यपि इसका पूर्ण विस्थापन रिज़ॉल्यूशन शुद्ध इंटरफेरोमेट्रिक तरीकों से थोड़ा कम है, लेकिन असंसाधित, अत्यधिक बिखरने वाली सतहों को संभालते समय इसमें मजबूत मजबूती होती है, जो जटिल एयरोस्पेस सामग्रियों को चिह्नित करने के लिए एक पूरक दृष्टिकोण के रूप में कार्य करता है (जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है)। हेटेरोडाइन इंटरफेरोमीटर एक आवृत्ति अंतर पेश करके बीट सिग्नल उत्पन्न करते हैं, डीसी सिग्नल बहाव के मुद्दों को प्रभावी ढंग से संबोधित करते हैं और गतिशील वातावरण में माप सटीकता को बढ़ाते हैं।
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सारांश
लेजर अल्ट्रासोनिक परीक्षण का ऑप्टिकल डिटेक्शन सिद्धांत भौतिक ऊर्जा के रूपांतरण से लेकर सिग्नल चरण डिमॉड्यूलेशन तक एक संपूर्ण प्रणाली स्थापित करता है। तीव्रता मॉड्यूलेशन तकनीक, अपनी सहज संरचना और वास्तविक समय प्रतिक्रिया के साथ, उच्च गति प्रक्रिया निगरानी और सूक्ष्म नैनो लक्षण वर्णन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। फ़ैब्री{{5}पेरोट इंटरफेरोमीटर द्वारा प्रस्तुत फेज़ मॉड्यूलेशन तकनीक, सटीक ऑप्टिकल सुसंगतता विधियों के माध्यम से संवेदनशीलता और रिज़ॉल्यूशन के संदर्भ में गैर-{6}}संपर्क पहचान की सीमाओं को पार कर जाती है। यह पूरी तरह से गैर-संपर्क पहचान मोड न केवल जटिल घुमावदार घटकों के ऑनलाइन मूल्यांकन की चुनौतियों का समाधान करता है, बल्कि उनके पूरे जीवनचक्र के दौरान सामग्रियों की स्वास्थ्य निगरानी के लिए महत्वपूर्ण सैद्धांतिक समर्थन और तकनीकी मार्ग भी प्रदान करता है।
