激光声表面波对人牙龋齿和隐裂检测的实验研究(2)
1.2 国内外的研究进展1.2.1对激光声表面波的研究瑞利波可与材料表面发生明显的相互作用，因此用来测定近表层性质效果十分理想，通常可用于检测材料表面或亚表面缺陷。1970年末，在射线理论的指导下，美国西北大学Achenbach[5]等人分析了瑞利波在经过材料表面缺陷时形成的衍射及散射，以及声表面波经过材料表面时形成的位移信号。Tuan[5]，Kawasak 和 Simons 等人借助边界扰动技术模拟了声表面波经过样品表面时在缺陷附近引起的投射与反射物理过程。Ports等人在理论上研究了瑞利波经过平板端面时引起的反射、透射，并分析了这一过程中模式转化的对应频率和能量比例。Viktorov[5]通过实验，研究了声表面波在沿着铝板表面传播并遇到表面缺陷时引发的散射过程，他认为可以依据声表面波的反射、透射系数判断材料表面的缺陷深度。Tittmann 成功地在实验中采用短波长的声表面波检测出了材料表面的微小缺陷。Domarkas 等人在实验中检测了瑞利波经过材料表面缺陷引发的反射回波。Bernstein[5]等观测了瑞利波在样品表面遇到缺陷时形成的散射过程，并借助激光激发和电磁声换能器接收时域信号，然后对该时域信号进行傅里叶变换，再采用频谱特征定量检测的方法判定为缺陷。瑞利波由于具有对材料表面、亚表面高度敏感的特性，常用来对表面、亚表面缺陷。近年来，远场区域的脉冲回波法作为这一领域内备受关注的检测方法，主要利用远离激光激发区域的瑞利波，并依据该瑞利波的特性分析出缺陷，实现对材料表面缺陷的检测。然而，缺陷的取向对这一检测方法有很大的影响。因此，为了提高能够探测到的微缺陷的精度，提高探测到的瑞利波频率，就必须提高激发的瑞利波频率。因为高频超声波在经过材料时会发生很大的衰减，并且探测装置宽带和激发源本身存在限制，所以目前提高这些远场缺陷识别方法检测微缺陷的能力难度很大。Kromine[19]等人（2000）扫描激光线源，以此检测样品表面的微小缺陷。他们在远场区域固定了探测点用以接收样品表面瑞利波的信号，并使激光源沿表面扫描，如图 1.2.1所示。光源首先靠近材料表面缺陷，然后经过并最后掠过该缺陷。材料表面的某一固定位置处放置的干涉仪接收到了瑞利波在这一过程中的位移信号。实验结果表明，因为样品表面缺陷自由边界的反射增强，当激光源扫描至材料表面缺陷时，瑞利波信号幅度急剧增大。当材料表面缺陷与激光源之间的相对位置变化时，干涉仪接收到的瑞利波信号幅度随之发生很大变化，因此可以通过这一信号的变化进行分析、检测，得到材料表面微缺陷所处位置及其他相关信息。
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