激光激发超声体波方向性及其有关无损检测方法
摘要：
垂直样品表面入射的激光，会在样品内部激发出超声体波。激光激发的超声体波，如压缩波、剪切波，在介质内部传播具有一定的方向性，即在某个方向上超声波振幅最大。超声波方向性的研究对于激光超声检测材料内部缺陷具有重要意义。本文介绍了目前激光超声无损检测的主要方法，同时对激光激发超声体波的方向性研究进展做了概括。
关键词： 激光超声 无损检测 超声体波 方向性
0 前言：
1960年由梅曼提出并设计的第一台红宝石激光器问世，1963年White.R.M[1]创造性地提出用脉冲激光器在固体表面激发超声。自此，激光激发超声作为一种新型的远程激发和接受超声技术，成为国际声学检测的研究热点，成为目前国际上无损检测及实验力学领域的一个新分支，受到国内外广泛的关注[2]。在20世纪90年代形成的激光超声学,近年来已发展成超声学中的重要分支,并在激光超声信号的激发与接收、传播以及应用等方面取得很大进展。
激光可以一次性激发多种模式的超声波，如纵波、横波、表面波、板中的Lamb波等，其中的纵波、横波等体波能够在介质内部传输，可以用来检测材料的内部缺陷。但是激光在介质内部激发的体波具有一定的方向性。当一束激光垂直入射到介质表面时，激光激发的体波并不是同样的垂直介质表面传播，而是与介质表面的法线方向有一定的夹角,在某一夹角方向上，超声波振幅。夹角的大小与材料的热传导系数、激光光源的几何特性以及超声体波的模式等[3]有关。因此，研究激光激发超声体波的方向性，结合不同的激光超声检测内部缺陷的方法具有重要意义。
1.激光超声检测材料内部缺陷的主要方法。
通常利用体波、纵波、表面波的散射共振和模式转换等裂纹尖端反射技术对表面裂纹和内部缺陷进行测量，采用的特征参数主要有回波幅值、反射回波渡越时间差、声速、衰减、阻抗和散射等。传统的激光超声检测缺陷的方法主要是pitch-catch方式或 pitch-echo方式[4-6],即激发光远离缺陷区域,探测的是远离激光激发源区域的表面波,根据该远场声表面波的特征来实现对缺陷的检测。
