激光激发体波检测结构内部缺陷探究

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1、激光激发体波检测结构内部缺陷探究　　【摘要】本文研究激光激发体波检测材料内部两种不同类型的微缺陷的位置、长度等特征，并分析体波与材料内部缺陷作用的过程，从而为体波检测材料内部缺陷提供有效的理论依据。【关键词】激光物理，体波，缺陷检测随着复合材料广泛应用于航空、造船等制造工业，这使得复合材料的性能评价及材料缺陷的无损检测受到越来越广泛地重视，然而，复合材料经过长期使用后，其内部会产生疲劳裂纹等微缺陷。这些微缺陷的存在将会不同程度的影响复合材料的承载力和耐久性。激光超声技术具有非接触超声激发与探测，可一次性激发多种超声模式以及宽带的超声波等特点，在无损检

2、测领域的应用价值受到国内外学者的广泛关注。激光超声技术检测材料内部微缺陷是有效的，激光激发的体波具有激发效率高及宽带等优点，可以实现对内部缺陷的检测和定位。本文研究激光激发体波检测材料内部两种不同类型的微缺陷的位置、长度等特征。一、体波检测材料内部的竖直缺陷3对于激光激发体波检测材料内部的微缺陷，我们利用不同接收点检测的体波的到达时间，来确定缺陷的位置、长度等特征。下面我们对材料内部两种不同类型的微缺陷进行检测。如图1，材料内部有一个竖直缺陷，脉冲激光激发样品产生体波（横波及纵波），向材料内部传播，由于纵波能量较弱，不易检测，因此，我们选择横波（S）

3、来检测材料缺陷，从图1可以看出，横波分别传播到内部缺陷的上侧和下侧顶点，发生反射形成反射横波（RS），其中一部分反射横波到达接收点1和2。根据横波的传播过程，可以推导得到横波经缺陷顶部反射到达接收点1和2的时间分别为：通过L和h的大小，可以确定缺陷位置，此外，横波经缺陷底部反射到接收点1的时间为：二、体波检测材料内部的水平缺陷如图2，材料内部有一个水平缺陷，与第一种情况类似，脉冲激光激发样品产生横波（S）分别传播到内部缺陷的左侧及右侧顶点，发生反射形成反射横波（RS），其中一部分反射横波到达接收点1和2。根据图2中横波的传播过程，可以得到横波经缺陷左

4、侧顶点反射的横波到达接收点1和2的时间分别与（1）（2）两式相同，因此，缺陷位置信息（L和h）同样可以由（3）（4）两式确定。3此外，横波经右侧顶点反射的横波到达接收点1和2的时间分别为三、结论本文研究材料内部竖直缺陷及水平缺陷的检测机制，推导得到这两种类型的微缺陷的位置、长度的表达式，并系统分析体波与材料内部缺陷作用的过程，为激光激发体波检测材料内部缺陷提供有效的理论依据。参考文献：[1]孙宏祥，张淑仪.激光激发瑞利波检测表面倾斜缺陷的研究.声学学报，2013；（4）[2]孙宏祥，许伯强，张淑仪.声表面波渡越时间法检测黏弹性介质表面缺陷深度的研究.

5、声学学报，2011；（2）[3]石一飞，关建飞，沈中华，倪晓武，陆建.扫描激光激发瑞利波探测材料表面微缺陷.测试技术学报，2008；（1）基金项目：江苏省大学生实践创新训练项目（201313986012X），江苏大学工业中心大学生实践创新训练项目，江苏大学科研立项（Y12A161）3