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用于金属表面缺陷检测的激光声表面波的研究

周捷  
【摘要】: 本文对用于平板金属材料缺陷检测的激光声表面波进行了研究。主要内容如下: 首先简要介绍了激光超声的发展现状,讨论了热弹机制下激光超声产生机理及声表面波传播特性,为实验中采用激光线源激发和利用声表面波进行缺陷检测的提供了理论依据。 建立了双波混合干涉仪检测激光超声的全光实验系统,该系统采用了移动线光源扫描技术(SLLS),可以研究表面缺陷对激光线源激发远场、近场声表面波的作用机制。 研究了远场和近场声表面波的幅度、频谱等信息。在缺陷远场区域内,随着激发光源向缺陷靠近,表面波位移信号的波形发生显著的变化,反射表面波逐渐和直接到达接收点的表面波靠近,利用直达声表面波和反射回波到达时间可以精确计算出缺陷位置;在缺陷近场区域内,多种声波由于缺陷散射而发生模式转换,并在近场区域发生叠加,声表面波信号的幅度和频谱特征都有显著的变化。 讨论了缺陷深度对激光声表面波的影响。对实验中不同深度缺陷样品中的声表面波提取出模态、幅度、频谱等信息;在理论分析的基础上,得到缺陷深度对这些参数的影响. 本文的研究成果将为金属表面缺陷对激光声表面波作用机制的理论提供实验依据,也为金属表面缺陷无损检测提供有效的检测方法。


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