基于光聲機(jī)理的激光超聲關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、超聲檢測(cè)技術(shù)在醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)檢測(cè)技術(shù)的精度、有效性以及可靠性等方面提出了越來越高的要求。激光超聲無損檢測(cè)技術(shù)作為超聲無損檢測(cè)領(lǐng)域的一種新技術(shù)手段，具有高精度、高靈敏度、高分辨率、無死區(qū)的優(yōu)勢(shì)，并且可以實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測(cè)。然而，由于目前激光超聲無損檢測(cè)技術(shù)具有光聲能量轉(zhuǎn)換效率低的缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中為獲得理想幅值的超聲信號(hào)需要使用高功率密度激光，這通常會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象造成損壞。因此對(duì)光聲能量轉(zhuǎn)換

2、效率的改進(jìn)技術(shù)成為近年來激光超聲領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文以激光超聲技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了接觸式激光激發(fā)超聲波的模型，系統(tǒng)地分析了激光特性與檢測(cè)對(duì)象特性對(duì)超聲產(chǎn)生的影響，設(shè)計(jì)了一種基于約束能量吸收層方式的接觸式激光激發(fā)超聲波的結(jié)構(gòu)，旨在提高光聲能量的轉(zhuǎn)換效率，在不損壞檢測(cè)對(duì)象的前提下獲得理想幅值的超聲信號(hào)，并推導(dǎo)了這種結(jié)構(gòu)相比直接在物體表面激發(fā)超聲波的光聲能量轉(zhuǎn)換效率的提高倍數(shù)。在建立的激光超聲模型的基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件對(duì)不

3、同結(jié)構(gòu)的激光激發(fā)超聲過程進(jìn)行仿真，同時(shí)采用實(shí)驗(yàn)室具備的激光器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比確定最有效的激發(fā)結(jié)構(gòu)。接著，論文深入研究了激發(fā)結(jié)構(gòu)中各部分材料、幾何尺寸以及工工藝對(duì)激發(fā)超生的影響，設(shè)計(jì)了收發(fā)一體式后向接收的激光超聲探頭。最后，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)對(duì)激光超聲探頭的性能進(jìn)行了全面、直觀的驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與激光直接在物體表面激發(fā)超聲波相比該激光超聲探頭擁有更高的幅值；與傳統(tǒng)壓電超聲相比激光超聲探頭有更高的頻帶，因此具有更高的檢測(cè)靈