光热调制裂纹张合的激光超声检测研究(2)

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2激光超声的激发及检测 .. 5

2.1固体中超声的激光激发 .. 5

2.1.1激光的吸收 .. 5

2.1.2热弹应力 . 6

2.1.3固体中的超声波 . 8

2.1.4声光调制的原理 .. 10

2.2超声的激光检测 . 11

2.2.1 激光测振仪 11

2.2.2光偏转检测系统 .. 13

3光热调制裂纹张合的时域研究 17

3.1光热调制裂纹张合时域研究的实验样品及装置 17

3.2光热调制裂纹张合时域研究的实验方法 .. 17

3.3光热调制裂纹张合时域研究的实验结果及分析 21

4光热调制裂纹张合的频域研究 23

4.1光热调制裂纹张合频域研究的实验样品及装置 23

4.2光热调制裂纹张合频域研究的实验方法 .. 24

4.3光热调制裂纹张合频域研究的实验结果及分析 27

结论 . 29

致谢 . 30

参考文献 31

1 引⾔
1.1 研究背景及意义激光超声是一种新型超声检测技术，具有非接触，高精度，无损伤等显著优势。它利用激光辐照在样品表面从而在被检测材料中激发超声波，同时利用激光束探测超声波的传播，从中可以获知材料的诸如信息，比如厚度、缺陷等。由于激光单色性好、发散角小，在光谱学、度量学、探伤检测、通信、核聚变研究、武器系统和医学等多个科学技术领域都有他的用武之地。首先，激光的发明对光学技术的发展产生了巨大的影响，与此同时，也对其他领域带来了诸多贡献，比如超声学。超声检测是超声学在工业领域的直接应用形式，一直是无损检测领域公认的有效手段之一。超声检测的实质是利用超声波与样品进行相互作用，分析超声波透射、反射和散射等过程，从中获取样品的各种信息，如：几何特征、宏观上的缺陷、力学性能以及结构形式等。与其他方法相比，超声检测方法具有穿透能力强、灵敏度高、成本低、速度快、无害于人体、便于定位和定量分析缺陷等优势。激光超声技术是激光技术与超声检测的有机结合产物。当一束脉冲激光照射在样品的表面时，能量被样品迅速吸收却来不及在样品内扩散，从而在样品表面附近形成了一个温度梯度，因此会引起样品的体积发生膨胀，发生的这种膨胀就相当于该区域被施加了一个应力脉冲，进而产生了能够穿透样品传播的压力波。最终，这个过程在材料中激发了超声波。激光超声所具有的非接触激发的特点使得其有利于实现快速全方位扫᧿；激发光的光斑可聚焦至非常小，从而能够实现对复杂工件的检测；激光激发出的超声频带宽，短波长声波可以用以检测微小的结构；超声／高频声波可被远距离激发与接收，因此，在危险环境下也能够使用超声／高频声波进行检测。