激光聲表面波用于金屬表面缺陷無損檢測的研究.pdf

1、本文系統(tǒng)地開展了脈沖激光在金屬材料中熱彈激發(fā)聲表面波以及用于表面缺陷無損檢測的研究，討論了表面缺陷對遠場、近場聲表面波的作用機制。 首先從脈沖激光激發(fā)超聲的解析模型出發(fā)，分析了點光源和線光源的激勵機理，并利用有限元法數(shù)值模擬了熱彈機制下激光點源在金屬鋁板中激發(fā)的聲表面波。 建立了基于光偏轉(zhuǎn)法的光差分激光超聲檢測系統(tǒng)，研究了激光聲表面波與激發(fā)源的形狀和激光線源能量的關(guān)系，驗證了激光激發(fā)超聲的光源解析模型的正確性，證實了線光

2、源產(chǎn)生的聲表面波具有信號強、方向性好的優(yōu)點；得到了聲表面波信號幅度隨激光功率密度的變化關(guān)系，隨著入射激光功率密度的不斷增加，激發(fā)機制由熱彈變?yōu)槿谖g，聲表面波幅度變化顯著，相應(yīng)頻譜的中心頻率向高頻方向移動。 建立了PVDF傳感器檢測激光超聲的實驗系統(tǒng)，通過掃描激光線源法研究表面缺陷和微缺陷對遠場、近場聲表面波的影響。利用直達聲表面波和反射回波到達時間可以精確算出缺陷位置；在缺陷近場區(qū)域內(nèi)，多種聲波由于缺陷散射而發(fā)生模式轉(zhuǎn)換，并在近

3、場區(qū)域發(fā)生疊加，聲表面波信號的幅度和頻譜特征都有顯著的變化。 建立了雙波混合干涉儀檢測激光超聲的實驗系統(tǒng)，通過掃描激光線源法研究了金屬表面缺陷對遠場、近場聲表面波的作用機制及缺陷深度對近場聲表面波的影響，重點討論了缺陷深度對遠場、近場激光聲表面波的影響。當(dāng)缺陷深度小于直達聲表面波中心頻率對應(yīng)的波長時，駐點處的頻率對應(yīng)的波長大小與缺陷深度大小相當(dāng)；當(dāng)缺陷深度大于直達聲表面波中心頻率對應(yīng)的波長時，缺陷深度對聲表面波頻譜的影響已經(jīng)趨于