声表面波作为材料无损评估的一个有效手段已引起广泛兴趣。基于声表面波平行表面传播，他们与材料表面相互作用相当明显，因此检测声表面波是测定近表面层性质的理想方法。利用短脉冲激光激发瞬态声波能检测薄膜样品或有固定形状的试样，包括声衰减、相速度和缺陷等，进行介观和微观物性研究。大多数实验室采用了叉指换能器（声-电换能）在压电介质中激发和接收声表面波或兰姆波，这种方法很灵敏。利用短脉冲激光激发瞬态声波可进行很宽的频谱分析。通过测量脉冲形状、衰减率和相速度可得到很多有用的信息[8,9]。

1.2激光超声技术的发展

1.3本文的主要研究工作及意义

    本文建立了基于光偏转法的差分检测系统，利用扫描激光源法，对玻璃样品的表面缺陷进行了检测，并绘制了声表面波的单一时域信号图与扫描B-Scan图。对实际检测中的声表面波信号与所建立的模型进行比较，并通过样品表面缺陷对超声波信号的透射、反射及模式转换等信息的分析精确测出了玻璃表面缺陷的存在位置。文献综述

超声无损检测的核心问题是对超声信号的分析与解释，而超声信号处理的任务是从接收信号中提取针对研究目的的信息，用超声对各种材料进行检测时，待测信号将通过接收信号的幅度、频率或相位来表现，但是由于实际材料的复杂性，以及超声波与材料微结构相互作用的复杂性，导致了接收信号的非平稳性，即超声信号同时受时间和频率的限制。超声信号的合理解释不仅能提高无损评价的质量，而且也是正确理解超声在材料中的产生和传播过程的基础。因而超声的激发，声表面波在材料中的传播特性以及超声的接收都是检测中极其重要的环节。而检测非金属与检测金属或光学薄膜之间又有很大的区别，因此研究非金属材料（如玻璃）表面的激光超声激发、声表面波的传播特性、激光超声的接收与分析、比较受损材料与未受损材料信号间的区别，是十分有意义的。

2  声表面波的激发与性质

2.1热弹机制下激光超声激发的解析模型

2.1.1温度场的分布

    当一束功率密度 在热弹范围内的激光照射固体表面时，一部分光能被反射，一部分被吸收。

    对于金属，其反射系数R与金属对电磁波的趋肤深度 有关[27]。而 与光波长 有关，当 时

                                                    (2.1)     式中σ，μr是金属的电导率和相对导磁率。 是自由空间导磁率， 是光频率。

被激光照射处吸收的光功率密度为

                                         (2.2)

其中 ， 是激光束的空间和时间分布函数，r，z是柱坐标。这时一方面由样品有热导性使热向其它部分传导，另一方面在温升处因热膨胀而产生应变和应力场。固体中的热波传递速度υth和热扩散长度dth为[28]

                  ， 

式中 是固体的热扩散系数，K，ρ,CP是固体的热导系数，密度和比热,ω是脉冲的角频率分量之一。

    一般的脉冲激光是高斯光束， ,其温度场为来~自^751论+文.网www.751com.cn/

                （2.3）

式中Imax是光照面积中心处吸收的功率密度，ω是光束腰的半径。 是归一化了的激光脉冲剖面。 光偏微分法检测玻璃样品人工缺陷的研究(3):http://www.751com.cn/wuli/lunwen_75652.html