[0001] 本发明涉及量子无损传感技术领域，具体涉及到一种无损检测方法及无损检测装置。

[0002] 漏磁检测一直是无损检测领域重要的一门研究方向，使用传统磁传感器的漏磁检测设备已经较为完善，其功能好坏各有优劣，本申请基于量子精密测量这一新型探测技术的研究，计划在基于量子传感的漏磁无损检测领域做出新的突破。近些年，固态自旋色心体系在量子精密领域的研究发展迅速，尤其是对于磁场的探测研究，发展出了以光探测磁共振（ODMR）为主的探测方法，通过研究磁共振频率与外界磁场之间的线性关系，可实现对外界磁场的精密测。

[0003] 如授权公告号为CN117705932B的中国发明专利提出来一种量子无损传感器及铁轨表面缺陷检测机，其利用金刚石NV色心可实现对铁磁性物质的无损检测，其能够对单一路径上的漏磁场进行准确检测，但目前，单晶金刚石NV色心普遍体积处于微米级，测量覆盖区域较小，不利于宽场的快速全面检测，现有一些大尺寸金刚石NV色心与宽场相机的结合使用虽然能够解决宽场的全面检测功能，但在实际检测时，其会产生大量无用数据，使得后端数据运算和存储量较大，且非常影响测量效率。

[0004] 本发明基于此问题进行设计，并提出相应方案。

[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。<实施例1>

[0021] 参见附图1，本实施例提供一种无损检测装置，包含荧光信号获取模块、电信号获取模块、信号处理模块以及信号判断模块。

[0022] 本例中，荧光信号获取模块用于获取利用金刚石NV色心传感单元检测待测物表面而生成的宽场荧光信号；为实现宽场荧光信号的生成，金刚石NV色心传感单元中的NV色心应该满足在一个相对较大的范围内的分布，示例性的方案中，优选使用含NV色心的大尺寸片状金刚石，也可以是其他结构（后续会做进一步的描述），考虑到，随宽场荧光信号一同产生的还有不少杂散光，优选的方案中，荧光信号获取模块还应包含滤波器件（如滤波片、双色片之类），将这些杂散光过滤掉；当然，应该知晓的，荧光信号获取模块还应包含促使形成宽场荧光信号的基本组成部分，如用于产生激励光的激光模块、用于产生微波信号的微波模块等，本例中，对应于金刚石NV色心，可使用波长为532nm的绿色激光作为激励激光，金刚石NV色心可在其照射下产生637nm的红色荧光，具体的示例中，激光模块包含一532nm激光器，还可以包含一光调制器，通过其可对激励激光进行调制以获取更佳的检测效果。

[0023] 为便于理解，一个示例性的方案中，介绍了一种荧光信号获取模块的组成，具体的，如附图2所示，包含金刚石NV色心传感单元1、激光模块2、微波模块3、宽场相机4、滤波片5以及主机6，工作时，激光模块2发出激励激光，微波模块3发出微波信号，激励激光和微波信号最终作用于金刚石NV色心传感单元1，迫使其产生宽场荧光信号，宽场荧光信号经过滤波片5过滤除杂后被宽场相机4接受处理，主机6对宽场相机4传回的数据进行处理分析。作为一种可能的优选结构，如附图3所示，金刚石NV色心传感单元1包含含NV色心的基板11，其用于在激励光的照射下产生宽场荧光信号；物镜12，其位于所述基板11的上方，用于放大所述基板11；微波天线13，其位于所述基板11的周侧或下侧，用于接收微波信号并辐射微波场至所述基板11；更进一步的，还包含设在物镜12上方的分光器14（双色片），所述分光器14被配置为：将从一侧导入的激励激光导入物镜12后照射所述基板11以使其产生宽场荧光信号，并将沿原光路返回入射自身的宽场荧光信号从另一侧导出。关于基板11，其可以是片状的金刚石块，但考虑到大尺寸的金刚石块的制作难、价格贵等问题，在另外一些方案中，如附图4所示，基板11为一透明材质的块体（如二氧化硅等），其包含相对的第一面和第二面，第二面朝向物镜12，第一面均布有含NV色心的金刚石粉末（纳米或微米级），此种结构设计的成本更低，且同样满足基本测量需求。

[0024] 本例中，电信号获取模块用于利用宽场相机采集所述宽场荧光信号并形成探测电信号；常规的宽场相机具备将光信号转化为电信号的能力，但其会作进一步的转化，最终呈现的是图形成像信息，本方案需要采用未转化为图形成像信息之前的电信号，因而界定一电信号获取模块，经过其输出的探测电信号保留了各探测点位的荧光强度和位置信息。

[0025] 本例中，信号处理模块用于接收所述探测电信号，并基于以下两种模式进行数据处理：模式一：在无变更指令的情况下，对探测电信号进行求平均或取极值以获取速查电信号；
关于模式一，其主要的目的是实现缺陷及其位置的快速发现，这个过程不需要对所有金刚石NV色心产生的荧光都单独进行分析，只需要知道是否存在异常值即可，因而对于探测电信号，可采用求平均值或取极值的情况来进行处理，此种算法极大的降低了后端处理设备的工作强度，可有效缩短缺陷及其位置的探查时间。

[0026] 模式二：在有变更指令的情况下，基于各像素点的探测电信号差异生成二维缺陷图；关于模式二，其目的在于获取缺陷的准确形态，因而需要对批量的宽场荧光信号进行独立分析并最终形成二维缺陷图，此过程基本与常规宽场相机的功能一致，此处不再赘述，优选的方案中，宽场相可为CCD相机或CMOS相机。

[0027] 本例中，信号判断模块用于接收并判断速查电信号是否超出检测阈值，若否，不发出变更指令；若是，发出变更指令，并标记缺陷点位置；关于信号判断模块，其为常规的数据比对模块，其中检测阈值，是在前期的一些模拟测试中进行收集，具体大小根据检测需求而定。

[0028] 在一些检测情况中，如对检测面的连续移动式检查（非手持移动），基于模式一发现缺陷位置后，由于反应时间或其他设置，金刚石NV色心传感单元往往移动出一定距离，此时就有必要将其移动至准确的缺陷点位置进行模式二的探测，因而进一步的方案中，还包含位置微调模块（图1中浅色部分），其用于在执行模式二时，将金刚石NV色心传感单元移动恢复至标记的缺陷点处，关于移动的距离，可在前期模拟实验中进行确定，此处不再赘述，如若无损检测装置要保持持续自动检测，有必要在模式二完成后，还需要通过位置微调模块将金刚石NV色心传感单元移动复位（位置微调前的位置），在复位点起继续以模式一进行检测。

[0029] 在一些检测情况中，往往会存在较长区域内的连续缺陷，若缺陷检测装置在缺陷起点处即切换为模式二工作，就不能获取较为完成的测量效果，因而进一步的方案中，信号判断模块还包含命令触发单元，其在满足下述情况时发布变更指令，即在发现速查电信号超出检测阈值后，再至速查电信号首次恢复低于检测阈值时发出变更指令，其目的是方便确定缺陷点的延伸长度，知道缺陷的起点终点，此时再通过模式二，完成对整个缺陷的覆盖检测（如缺陷区域过长，可通过拼接式的拍摄获取整个缺陷区域的成像）。

[0030] 对于模式一，由于不需要对每个点位的荧光信号进行分析，为进一步降低仪器的工作强度，可以设置对局部的宽场荧光信号进行获取，因而在进一步的方案中，还包含观测调节模块，其用于自动调节宽场相机的观测区大小，其进行自动调节的触发媒介为变更指令，具体的，观测调节模块可以是ROI（感兴趣区域）控制模块，不同于传统ROI控制模块，本方案需要将其与变更指令进行绑定，初始设置完成后，宽场荧光信号对设定区域的宽场荧光信号进行采集，当发现异常值并发出变更指令后，ROI控制模块应能根据变更指令切换为对更大区域的荧光采集。<实施例2>

[0031] 如附图5所示，实施例2对应于实施例1的无损检测装置，提出一种无损检测方法，包含：S1、获取利用金刚石NV色心传感单元检测待测物表面而生成的宽场荧光信号；具体的示例中，要想生成宽场荧光信号，应使用大面积分布的NV色心，在微波场以及532nm激光的作用下，其产生红色的宽场荧光信号。

[0032] S2、利用宽场相机采集所述宽场荧光信号并形成探测电信号；具体的示例中，宽场相机与金刚石NV色心传感单元之间还应设置物镜，通过宽场相机拍摄采集宽场荧光信号，在步骤中，宽场相机还不需要输出成像，只需要获取未转化为图形成像信息之前的电信号即可。

[0033] S3、接收所述探测电信号，并基于以下两种模式进行数据处理：模式一：在无变更指令的情况下，对探测电信号进行求平均或取极大值以获取速查电信号；在模式一下，对于步骤S2获取的探测电信号，无需基于每个像素点获取的电信号进行单独分析，可采用求平均值或取极值的情况来进行处理，此种算法极大的降低了后端处理设备的工作强度，可有效缩短缺陷及其位置的探查时间。

[0034] 模式二：在有变更指令的情况下，基于各像素点的探测电信号差异生成二维缺陷图；其目的在于获取缺陷的准确形态，因而需要对批量的宽场荧光信号进行独立分析并最终形成二维缺陷图，此过程基本与常规宽场相机的功能一致，此处不再赘述。

[0035] S4、接收并判断速查电信号是否超出检测阈值，若否，不发出变更指令；若是，发出变更指令，并标记缺陷点位置；关于信号判断模块，其为常规的数据比对模块，其中检测阈值，是在前期的一些模拟测试中进行收集，具体大小根据检测需求而定。

[0036] 在一些检测情况中，如对检测面的连续移动式检查（非手持移动），基于模式一发现缺陷位置后，由于反应时间或其他设置，金刚石NV色心传感单元往往移动出一定距离，此时就有必要将其移动至准确的缺陷点位置进行模式二的探测，因而在执行模式二时，还需要将金刚石NV色心传感单元移动恢复至标记的缺陷点处，关于移动复位过程使用的原理和结构，其较为常见，此处不再赘述。

[0037] 在一些检测情况中，往往会存在较长区域内的连续缺陷，若缺陷检测装置在缺陷起点处即切换为模式二工作，就不能获取较为完整的测量效果，因而，在一些检测方案中，还要求包含在满足下述情况时发布变更指令，即在发现速查电信号超出检测阈值后，再至速查电信号恢复低于检测阈值时发出变更指令，其目的是方便确定缺陷点的延伸长度，知道缺陷的起点终点，此时再通过模式二，完成对整个缺陷的覆盖检测（如缺陷区域过长，可通过拼接式的拍摄获取整个缺陷区域的成像）。

[0038] 对于模式一，由于不需要对每个点位的荧光信号进行分析，为进一步降低仪器的工作强度，可以设置对局部的宽场荧光信号进行获取，因而在进一步的方案中，可以要求宽场相机在无变更指令时的信号观测区大小低于在有变更指令时的信号观测区大小；具体的，观测调节模块可以是ROI（感兴趣区域）控制模块，不同于传统ROI控制模块，本方案需要将其与变更指令进行绑定，初始设置完成后，宽场荧光信号对设定区域的宽场荧光信号进行采集，当发现异常值并发出变更指令后，ROI控制模块应能根据变更指令切换为对更大区域的荧光采集。

[0039] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0040] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。