基于邁克爾遜干涉技術(shù)的激光聲表面波檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、21世紀(jì)以來,科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)著無損檢測技術(shù)的快速發(fā)展。聲表面波檢測技術(shù)作為無損檢測技術(shù)的一個(gè)分支,以其獨(dú)特的優(yōu)勢受到了廣大科研工作者的青睞,對其進(jìn)行研究并應(yīng)用到工程領(lǐng)域具有重要的意義和價(jià)值。
　　目前,聲表面波的產(chǎn)生技術(shù)主要采用激光激發(fā)技術(shù),它在固、液、氣態(tài)樣品中都能產(chǎn)生聲表面波,且可提供足夠的振幅,與其他技術(shù)相比具有顯著優(yōu)勢。而聲表面波檢測技術(shù)種類較多,主要有原子力聲學(xué)顯微鏡技術(shù)、壓電傳感器技術(shù)、光偏轉(zhuǎn)敏感檢測技術(shù)、干涉

2、儀技術(shù)及差分共焦技術(shù)等。其中,前兩者均為接觸式檢測技術(shù),會(huì)給樣品表面帶來污染甚至損傷;光偏轉(zhuǎn)檢測技術(shù)的檢測光束采用斜入射/反射的配置方式,存在探測光束擴(kuò)散較大、探測點(diǎn)光斑聚焦效果差等不足,導(dǎo)致系統(tǒng)的測量精度較低。干涉儀技術(shù)有多種,如法布里-珀羅干涉儀、光學(xué)外差干涉儀、邁克爾遜干涉儀等,前兩者目前能檢測的帶寬較低,導(dǎo)致系統(tǒng)精確度不高。差分共焦系統(tǒng)穩(wěn)定性和測量帶寬還有待提高。由于聲表面波信號(hào)較為微弱,且振幅隨著進(jìn)入材料的深度增加而呈指數(shù)衰減

3、,因此需要具有較高靈敏度的檢測技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測。在上述技術(shù)中,邁克爾遜干涉技術(shù)具有非接觸、無損、高靈敏度、測量帶寬大等優(yōu)點(diǎn),非常適用于聲表面波檢測。因此,本文致力于邁克爾遜干涉儀激光聲表面波檢測系統(tǒng)的研究,以實(shí)現(xiàn)聲表面波的準(zhǔn)確檢測。
　　本論文的主要研究工作有:
　　1、回顧了激光聲表面波檢測技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并總結(jié)了這些技術(shù)中存在的問題,明確了課題的研究內(nèi)容。
　　2、建立了聲表面波仿真函數(shù),并將其作為載荷信

4、號(hào),在ANSYS軟件中對聲表面波在含有表面微缺陷的樣品表面上的傳播過程進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了聲表面波用于微缺陷檢測的可行性。同時(shí),開發(fā)了聲表面波色散曲線計(jì)算算法。
　　3、對不同型號(hào)的實(shí)驗(yàn)儀器,主要是脈沖激光器、He-Ne激光器及平衡光電探測器分別進(jìn)行了測試與分析,確定了儀器的最佳選擇方案。
　　4、搭建了光偏轉(zhuǎn)檢測系統(tǒng)并對聲表面波進(jìn)行檢測,驗(yàn)證了激光聲表面波的存在。然后,分別設(shè)計(jì)和搭建了經(jīng)典和偏振式邁克爾遜干涉儀激光聲表面波檢