基于邁克爾遜干涉技術的激光聲表面波檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、21世紀以來,科學技術的不斷進步推動著無損檢測技術的快速發(fā)展。聲表面波檢測技術作為無損檢測技術的一個分支,以其獨特的優(yōu)勢受到了廣大科研工作者的青睞,對其進行研究并應用到工程領域具有重要的意義和價值。
　　目前,聲表面波的產(chǎn)生技術主要采用激光激發(fā)技術,它在固、液、氣態(tài)樣品中都能產(chǎn)生聲表面波,且可提供足夠的振幅,與其他技術相比具有顯著優(yōu)勢。而聲表面波檢測技術種類較多,主要有原子力聲學顯微鏡技術、壓電傳感器技術、光偏轉敏感檢測技術、干涉

2、儀技術及差分共焦技術等。其中,前兩者均為接觸式檢測技術,會給樣品表面帶來污染甚至損傷;光偏轉檢測技術的檢測光束采用斜入射/反射的配置方式,存在探測光束擴散較大、探測點光斑聚焦效果差等不足,導致系統(tǒng)的測量精度較低。干涉儀技術有多種,如法布里-珀羅干涉儀、光學外差干涉儀、邁克爾遜干涉儀等,前兩者目前能檢測的帶寬較低,導致系統(tǒng)精確度不高。差分共焦系統(tǒng)穩(wěn)定性和測量帶寬還有待提高。由于聲表面波信號較為微弱,且振幅隨著進入材料的深度增加而呈指數(shù)衰減

3、,因此需要具有較高靈敏度的檢測技術才能實現(xiàn)準確檢測。在上述技術中,邁克爾遜干涉技術具有非接觸、無損、高靈敏度、測量帶寬大等優(yōu)點,非常適用于聲表面波檢測。因此,本文致力于邁克爾遜干涉儀激光聲表面波檢測系統(tǒng)的研究,以實現(xiàn)聲表面波的準確檢測。
　　本論文的主要研究工作有:
　　1、回顧了激光聲表面波檢測技術的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并總結了這些技術中存在的問題,明確了課題的研究內(nèi)容。
　　2、建立了聲表面波仿真函數(shù),并將其作為載荷信

4、號,在ANSYS軟件中對聲表面波在含有表面微缺陷的樣品表面上的傳播過程進行了仿真,驗證了聲表面波用于微缺陷檢測的可行性。同時,開發(fā)了聲表面波色散曲線計算算法。
　　3、對不同型號的實驗儀器,主要是脈沖激光器、He-Ne激光器及平衡光電探測器分別進行了測試與分析,確定了儀器的最佳選擇方案。
　　4、搭建了光偏轉檢測系統(tǒng)并對聲表面波進行檢測,驗證了激光聲表面波的存在。然后,分別設計和搭建了經(jīng)典和偏振式邁克爾遜干涉儀激光聲表面波檢