无损检测 第2版 第七章 无损检测新技术.pdf

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无损检测（第2版）

第七章无损检测新技术

第一节激光超声检测无损检测无损检测((第第22版版))教学课件教学课件

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激光超声检测是指用脉冲激光在物体中激励产生和接收超声波

的过程，激光发射系统在被检测物体上产生高热量，从而产生超声

脉冲信号。当检测激光照射到样品表面时，超声振动会对它的反射

光进行调制，使超声振动信息转变为光信息。

激光干涉仪能够测量细微的表面位移或振动，它把光信号携带

的超声振动信息解调出来。

目前，激光超声检测技术已被广泛应用于材料缺陷探测和定位，

内部损伤过程监测，断裂机理研究等工程领域中。

一、激光超声检测的优势无损检测无损检测((第第22版版))教学课件教学课件

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•非接触：通过激光脉冲在构件上激励超声、用激光光学方法检测超声，

实现了完全意义上的非接触检测。发射源到被测物之间的距离可远至

10m，能够在高温、高压、有毒或放射性等恶劣条件下进行远距离非

接触无损检测。

•宽带：激光超声在时间和空间上都具有极高的分辨率，激发的超声脉冲

宽度可达lns，频率可达GHz，而相应的波长只有几微米，这就提高了

探测微小缺陷的能力和测量的精度，非常适合超薄材料缺陷的无损检测

和物质微结构的研究。

•实时在线：由于激光超声的激发和检测都是在瞬间完成的，能够快速实

现检测，是工业上定位、在线监测、快速超声扫描成像的极好手段。

•适用面广：激光激发超声现象在固体、液体和气体中均存在，而且对样

品的形状基本没有限制，使得激光超声技术有着很广泛的应用领域。

二、激光超声激发原理无损检测无损检测((第第22版版))教学课件教学课件

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（一）热弹性激发原理

热弹效应对应使用的激光功率密度较低，照射到固体表面的激光会使其局

部温度迅速升高，表面发生热胀冷缩的机械变形。固体表面同时受到外部约束

和内部的相互约束，在不断发生热胀冷缩的过程中，固体表层就会产生相应的

应变和应力，从而激发出超声纵波、横波和表面波。由于固体浅表层的局部升

温并没有导致材料的任何相变，所以热弹效应激发具有无损的特点，它是激光

超声使用最广泛的方法。

（二）烧蚀性激发原理

烧蚀激发对应使用的激光功率密度一般高于固体表面的损伤阈值，相应的

温升速度更快，在激发过程中甚至可以使固体表面部分材料被气化、电离产生

等离子体，这个现象可能会产生垂直于材料表面的反作用力脉冲，从而激发超

声波。这种机制的超声激发效率比热弹效应的高几个数量级，可以获得大幅度

的纵波、横波和表面波；但是，由于它每次会对表面产生微米尺度的损伤，只

能仅限于某些需要较强超声信号的场合。

三、激光超声检测原理无损检测无损检测((第第22版版))教学课件教学课件

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（一）非干涉仪检测

•非干涉仪检测方法是利用超声到达样品表面或沿着表面传播时，样品表面形状或

反射率改变，导致反射光的位置或强度变化