基于全息干涉的激光超声实验研究(2)
1.2 激光超声的应用与研究现状 非接触方式的激光激发超声方法， 具有独特的优点， 激光能用于在高温、高压、有毒和放射性等恶劣环境下进行的超声检测，这是接触式方法无法达到的，高温等会对检测装置造成损坏；除此之外，激光超声在超薄材料的检测和物质微结构等方面的研究中具有广泛的应用。用强度调制的激光束射入闭合的介质空间时可产生声波，通过对这种波的检测来达到对材料性质的无损评价、对复合材料构件进行评估等的应用技术[5]。 激光超声技术广泛应用于下列研究中:
1.2.1 高精度的无损检测 一定频率的脉冲激光照射在样品上会产生极短的超声脉冲。而超声的衍射与样品的表面的平整和激光激发超声在样品中的传播有关。 通过对衍射超声波渡越时间差的分析,可以非常准确地确定各种缺陷、包括各种体缺陷和表面缺陷的位置。通过对超声渡越时间差分析，可以精确的确定缺陷位置，这种检测其精度可优于 0.1mm[6]。 极短的激光脉冲可以激发出极短的超声脉冲。在高精度的无损检测系统中，最突出的部分就是 LGAP 与光探针结合起来从而构成全光学检测系统。通过这种 LGAP与光探针结合的全光学检测系统对亚表面缺陷进行检测，通过检测试验表明，这种全光学检测系统可以轻易探测到缺陷和缺陷的位置。通过探测缺陷附近的脉冲模式转换，源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/ 可以弄清楚缺陷的状况。 激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。激光束照射到被测样品从而激发出超声波，通过干涉仪可以观测到超声波的干涉条纹。测试激光为 Q 开关脉冲激光。与其他超声无损检测方法相比，激光超声检测的主要优越性是: 1) 能实现一定距离之外的非接触检测，不存在耦合与匹配问题; 2) 利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率，可以在宽带范围内提取信息，实现宽带检测; 3) 易于聚焦，实现快速扫描和成像[7]。 激光超声广泛应用于无损检测研究领域中，虽然在无损领域的应用相当之多，但是关于激光超声引起材料破坏的机理破坏阈值破坏形态等方面的研究在国内并不多见。随着激光功率和能量密度的进一步提高，在大型激光器的传光件中很容易激发起强度很大的超声波从而引起光学元件的破裂并造成整个激光器系统的巨大损失。 激光超声检测术中检测超声波的光学方法有两种: 一是对工件进行单点检测，二是全场检测。对于这两种方法而言，它们各有各的优点，全场检测简而言之就是对整个视场进行检测，这样可以观测到某一时间的超声声能分布从而得到分布图通过对不同时刻的分布图进行分析可以观测到样品的变化情况，这种检测方法观测范围大，而且全面，但是这种检测方法也有其缺点，全场检测只能观测到特定时刻的声能分布图，无法持续进行检测，且全场检测的灵敏度比较低，因此通过这种检测得到的数据不是非常精确，由于这种局限性，使得单点检测更加受到亲耐。在单点检测中，主要采用光学外差式干涉计量法和速度干涉计量法，其中，速度干涉计量法由于可同时接收多个散射光斑，有强的集光能力，适用于工业现场检测。