论文部分内容阅读
本文搭建了一套激光超声检测系统，与传统的检测手段相比，该系统利用光纤斐索干涉仪对激光超声进行检测，具有非接触，宽频带，抗电磁干扰等特点。随后我们利用该系统对激光超声表面波和兰姆波进行了研究。论文的主要研究内容包括以下几个方面: 1、本文首先从理论上对瑞利波和兰姆波在金属板中的传播特性进行了分析。由Navier-stokes方程推导得到了横波纵波和表面波的波速之间的关系。表面波的势函数表明了表面波在介质中传播时其振幅在介质表面以下一个波长深度范围内迅速衰减。通过兰姆波方程我们得到兰姆波具有对称和反对称两种模式，并且还具有频散特性。介绍了激光超声的激发方式和常用的几种检测方式。 2、搭建了一套基于斐索干涉仪的激光超声激发检测装置，并利用该装置对瑞利波的传播情况进行了检测。首先研究了不同功率密度的激光对于瑞利波波形的影响，发现激光功率密度不影响瑞利波的频域特征。随后我们对带有单个凹槽的铝板进行了时域和频域上的扫描，利用扫描结果计算得到了被测铝板的结构参数以及不同波的波速。最后我们研究了周期结构对瑞利波的影响，发现加入周期结构之后频谱中出现了衰减和吸收带。 3、通过理论和实验研究了兰姆波在金属板中的传播情况。首先我们使用兰姆波方程计算了在实验中所用铝板的兰姆波频散曲线。随后对平板中兰姆波的传播情况进行了扫描，得到了兰姆波的时域和频域扫描图。对信号进行了短时傅里叶变换，发现信号的时频图能够和计算得到的频散曲线相对应。最后我们对兰姆波在周期结构中的传播特性进行了研究，发现周期结构会使兰姆波的一些频率成分发生衰减，同时不同周期结构参数也会对兰姆波的频谱特性造成不同影响。 总之，本文在理论和实验上，对在不同参数的金属板中激光超声的传播特性进行了研究。为激光超声在无损检测，声学器件设计等方面的应用提供了参考。