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江苏磁能探伤机有限公司
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激光超声技术的介绍 |
| 气体中光激超声波产生机理
在气体中由激光激发超声波主要有以下三种方法：由气体吸收光能后通过无辐射弛豫过程产生超声波;在气体中发生光击穿中产生;由一固体表面吸收光能后产生一热流流入相邻的气体而激发产生[1].应用上述方法在常温常压下就可在气体中激发出频率高达几十兆赫的超声波，并且是非接触的，不但能在恶劣环境下应用，而且可用于瞬变情况下的实时监测.
利用固体吸收光能在气体中激发超声，并用激光束偏转来检测超声波的装置.应用该装置可进行气体中声速和声衰减的检测.被测气体装在温度可以控制的石英腔内，一束脉冲激光直接射到腔内的一块抛光硅片上.激光能量应控制在不损坏硅片表面为宜，投射到硅片表面的光斑直径远大于所研究的气体的声波波长，忽略声脉冲的衍射效应.光激发的声脉冲由一束平行于硅片表面的聚焦激光束来检测.光激超声在气体内传播x距离后到达检测光束的焦点，并使它发生瞬时偏转.用一个放在检测光束强度分布相应于输出信号最大位置上的光电二极管来检测这个偏转信号，偏转信号放大后进入微机进行快速傅里叶(FFT)变换.这样，由声脉冲相对于激光脉冲的延迟时间t及距离x(由测微计测量和调节)之间的线性关系，由直线的斜率就可求得在平均频率上的声速.
声学方法是研究物质特性的基本方法之一，在许多领域已获得成功应用.常规的超声检测中，超声脉冲是由和试样直接耦合的压电或压磁换能器产生的.由于换能器本身带宽的限制及换能器与试样之间的耦合等因素影响，无法产生很窄的单个超声脉冲.激光超声技术是近几年发展起来的产生声波的一种新技术，即用强度调制的激光束射入闭合的介质空间时可产生声波.利用激光脉冲来激发超声脉冲，不仅是非接触的，而且可以重复产生很窄的超声脉冲，在时间和空间都具有极高的分辨率.还可以在不同形状的试样中激发超声，可以在高温、高压、有毒、放射性等各种恶劣环境下进行超声检测.适合于超薄材料的检测和物质微结构的研究，因此激光超声技术以其优异特性而得到迅速发展并被关注.
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