统筹当前发展趋势，能反映激光超声将朝两个方面发展：一方面是超快速激发机制、与粒子作用机制及微观性能等理论研究；另一方面是工业在线定位、无损检测。就目前发展状况来说，在无损检测领域中激光超声大规模的工业应用还未成气候，但随着激光技术的发展，激光超声无损检测技术必将得到更加广泛的应用。文献综述

3 系统及原理

     激光超声检测系统由超声激发系统和接收系统组成。激发系统主要由一台高能量脉冲激光器构成，用在被检测材料上产生高能量，继而产生脉冲信号。目前具有激光超声技术的激光器有：二氧化碳激光器、Nd:YAG 激光器、氮激光器和染料激光器等。由于Nd:YAG 激光器功率较大，故使用频率最多。另外，虽然连续激光器的平均功率比脉冲激光器大，但其瞬时功率比后者小得多，且在调制光束时连续激光器的功率损失较大，因此现在脉冲激光器使用比较多。目前，比较常用的激光超声技术是用Nd:YAG 激光脉冲（脉宽为10ns）照射材料表面。若激光脉冲通过球面镜聚焦到材料表面，即可形成良好的点源。若通过柱面镜聚焦，即可形成线源[44]。由于超声波是由材料受热激发而产生的，并且之后在材料内部或表面传播，因此它携带有关材料的厚度、应力、结构以及缺陷等的信息。

     超声接收系统由光学干涉仪、检测激光、信号放大处理电路、光电探测器等组成，并且可根据不同情况置于激发系统的同侧或异侧。当激光照射于待测试样表面时，超声振动将调制其反射光，从而将超声振动信息转化为光信息。同时，干涉仪能测量出微小光频率或光程的改变，并能将光信号所携带的超声振动信息解调出来。光电探测器主要结构是光电二极管，其作用是将光信号中超声信号转化为电信号。光电探测器的输出信号不但较小且有噪声，为了提高信噪比，常需借助信号放大处理电路将电信号放大。    

    图1为激光超声检测原理示意图。当脉冲激光照射到固体表面时，固体表面因吸收光能而升高温度，当温度超过固体的热弹阈值后，激光照射区域会由于热膨胀而产生应力脉冲。该脉冲将同时以横波、纵波和表面波的形式向固体内或沿表面传播，从而形成超声波。当超声波在试样中传播遇到气隙、裂纹等缺陷时，将会产生超声回波。通过检测分析超声波和超声回波，即可判断缺陷位置、特征。一般常使用光学干涉仪或偏聚四氟乙烯薄膜来检测超声波。此外，激光超声可在固体中产生，也能在气体或液体中激发，这里仅讨论激光超声在固体中的激发机理与检测。

图1   激光超声检测原理图

3.1 激发机理

     激光激发超声的机理包括热弹激发和烧蚀激发，其判别依据是不同的入射激光光功率密度和固体表面形态。热弹激发由于激发功率较小，局部表层的升温不会使材料有任何相变，符合无损检测的特点，且可激发出纵波、横波和表面波，故具有良好的应用前景。烧蚀激发由于激光功率密度较高，致使材料表面产生一定损伤，故仅适用于某些场合，且多用于产生超声纵波。 

    随着激光技术的不断发展，激光脉度进一步压缩（压缩至ps 级甚至fs 级），在热弹激发和烧蚀激发的基础上，出现一些新型激发超声波的方法。来!自~751论-文|网www.751com.cn

3.1.1 热弹激发