针对固体激光超声的探测装置体积大、价格昂贵、不易调试等特点,以及超声传播过程的可视化方法及其在缺陷检测领域中的应用问题,本文将激光超声与光纤传感技术相结合,提出了一种基于光纤光偏转的激光超声探测方法,搭建了一套全光纤的激光超声探测装置,并将其应用于激光超声检测系统中,实现了超声传播过程的可视化,从而达到缺陷检测的目的。该装置由光纤和光电子器件组成,各组成部分之间固定连接,避免了繁琐的光路调试。与传统的检测手段相比,该系统具有非接触、宽频带、抗电磁干扰、结构简单易于调试等优点。特别地,这套光纤光偏转探测装置可对沿任意方向偏转的光束实现探测,即可探测样品表面沿不同方向传播的超声,而传统的光偏转技术只能实现沿单一方向传播声波的探测。基于本系统,我们对沿金属表面传播的表面超声波特征进行了研究,并在金属表面进行了扫描检测。结合激光超声可视化算法,对沿样品表面传播的表面超声波的传播过程实现了可视化。论文内容如下:首先,本文通过结合光纤传感技术,提出并设计了一种基于光纤的光偏转探测装置,详细介绍了系统的结构,结合传统光偏转探测技术,从定性和定量的角度分别分析了其探测机理,继而分析影响系统探测能力的因素。其次,我们搭建了一套完整的激光超声可视化检测系统,包括利用脉冲激光激发超声、使用振镜实现激发光束的扫描和采用提出的光纤光偏转装置探测超声。通过实验装置,得到了时域波形图,并实现了无缺陷的样品表面超声传播过程的可视化。最后,我们使用相同的实验装置对样品表面进行了二维面扫查,样品分别包含圆形竖孔、条形切槽缺陷。在实验中,采取不同的扫描步长,以分析扫描步长对可视化效果的影响;采取不同的扫描方式,以分析扫描方式对可视化效果的影响。实验结果表明,扫描步长越小,超声波的传播过程分辨率越高;此外,由于使用点源以熔蚀机制激发超声,当扫描区域覆盖探测点时,激发光会破坏探测点位置处的表面,导致探测效率急剧下降,因此需要对扫查路线进行规划。通过样品表面超声传播过程的可视化结果,可以观察到缺陷处的尖端散射现象,这与理论分析相符合。由于圆形缺陷与条形缺陷的缺陷形状不同,超声波传播到两种缺陷处的反射和散射不同,相对于圆形竖孔缺陷导致的超声波产生的反射现象,超声波在条形切槽缺陷处发生的反射现象更加明显。本文结合光纤传感技术对激光超声探测方法进行了研究,提出了一种新型探测手段,不仅避免了空间式探测装置携带及调试不便的问题,还为检测激光超声表面波提供了一种新方法,同时结合可视化技术为激光超声对裂纹缺陷检测研究提供了新的思路。