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激光超声技术作为一种非接触式的无损评估方法，可以用来对人类牙齿进行检测。本文在前期对激光超声检测技术进行模拟实验的基础上，对实物龋齿模型进行激光超声检测， 利用二维快速傅里叶变换的时频分析法对实验数据进行处理，分析讨论不同表面层材料性质对超声波传播的影响。之后，利用激光扫描线源技术，探测了脉冲激光在健康人牙齿以及有隐型裂纹的人牙齿表面激发的超声波，并讨论不同材料表面对超声波传播规律的影响。本文的研究工作为利用激光超声技术对人类牙齿进行无损评估提供理论与实验依据。59572
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毕业论文关键词 激光超声；声表面波；扫描激光线源技术；无损检测
Title The non-destructive evaluation of human dental caries and microcrack by using laser generated surface acoustic waveAbstract Laser ultrasonic nondestructive evaluation method is effective forevaluating the properties of human tooth. Based on the simulationexperiment of laser ultrasonic detection technology in the early stage,we performed laser ultrasonic testing of dental caries and used 2D-FFT toprocess experimental data. This paper discussed effects of differentsurface layer material on the propagation of ultrasonic wave. Then, wedetected the ultrasonic wave excited by pulse laser on people tooth surfaceby the Scanning Laser Source(SLS) technique and discussed effects ofdifferent surface layer material on the propagation of ultrasonic wave.The conclusion could be provide a theoretical and experimental basis forlaser ultrasonic nondestructive evaluation of human teeth.
Keywords laser ultrasonic; SAW; scanning laser line source technology;recessive non-destructive detect
目次
1引言.1
1.1研究背景及意义1
1.2国内外的研究进展..2
1.2.1对激光声表面波的研究2
1.2.2激光声表面波应用于人牙龋齿和隐裂检测评价3
1.3本文的主要研究工作.4
2激光激发超声及信号检测的理论基础6
2.1声表面波.6
2.1.1热弹机制下的声表面波6
2.1.2声表面波的特点.6
2.2热弹机制下激发超声的线源模型.7
2.3超声信号的时频分析.8
2.4本章小结.9
3初期龋齿表面对激光声表面波传播特性的影响..11
3.1龋齿的产生与检测11
3.2实验设计..11
3.2.1牙齿表面对激光的吸收效率.11
3.2.2实验装置设计与搭建..12
3.3实验数据处理及结果分析..14
3.4本章小结..15
4激光超声对人类牙齿隐性裂纹检测..16
4.1实验设计..16
4.2实验数据处理及结果分析..16
4.2.1前期模拟实验结论16
4.2.2人体牙齿样品实验数据及分析讨论.17
4.3本章小结..19
结论.20
致谢.21
参考文献22
1 引言1.1 研究背景及意义强的激光束（脉冲的或连续调制的）照射固体、液体、气体时会产生声波和激波。由激光激发的超声叫做激光超声，分为两种：伴随激光激发激波产生的超声波，以及直接由激光激发、没有激波伴随的超声波。作为一种新发展起来的学科和技术[4]，激光超声学、激光超声技术主要研究激光激发超声的机理、方法、技术，激光超声的接受原理、方法，激光超声的传播特性和激光超声检测技术的应用；涉及光学、声学、电学、生物学、医学、材料科学等，是这些学科交叉而来的学科和技术。激光超声学应用广泛，包括农业、工业、军事、医学和科学研究等众多领域。如在生物医学中运用到的激光手术刀、激光显微术、生物诊断成像等；在国防科技领域中运用到的激光制导技术、激光遥感技术、激光隐身技术等。上述这些应用的物理基础都是激光同材料相互作用的物理学。激光同材料相互作用的过程主要是与激光自身特性和材料特性有关，作用的外部环境也对其有一定影响，改变其中的任一因素对相互作用过程的影响本身就是一个重要的研究方向。与激光特性有关的因素如作用激光的波长、脉宽、脉冲结构、源]自{751·~论\文}网·www.751com.cn/ 功率等；与材料特性有关的因素主要取决于材料的种类和性质， 所用的材料可以是金属， 合金，也可以是复合材料或陶瓷等。正因为这些多样性因素的存在，使得对激光与材料相互作用的研究具有重大意义。激光超声技术作为激光与材料相互作用研究中的一个重要分支，其主要是研究激光在介质中激发超声的机理、传播过程和检测方法。近年来，随着工业和科学技术的发展，产品越加复杂，因此对材料和产品的无损评价的要求也越来越高，尤其是在能源、航空航天等高新技术领域。作为应用最为广泛的无损检测方法之一，激光超声技术是激光在被测材料上激发出超声波，并利用它对材料表面和内部的缺陷进行检测。另外，由于激光超声是可以进行非接触检测，它可以在高温、高压、有毒和放射性等恶劣环境下对材料进行检测。而且激光超声可以重复产生窄脉冲，在时间和空间上都具有极高的分辨率，因而可以对超薄材料和物质微结构进行检测。这些都使得激光超声在工业检测等领域拥有广泛的应用前景。因此深入该方面的理论和实验研究具有重要的意义。