ASF模式楔形波的激光超声实验研究

摘要

ASF模式的楔形波沿理想楔体顶端传播时，能量集中于楔项，速度非常慢，这些不同寻常的特性引起了国内外科学家广泛的关注。本文建立了一套光偏转的差分检测实验装置，运用该装置成功测得了ASF模式楔形波，并对其频散、衰减等特性展开了研究。
　　 在归纳分析适合研究ASF模式楔形波的检测技术之后，本文引入并改进了基于光差分的光偏转实验装置。针对差分检测技术的特点，采用探测光偏转面与ASF模式楔形波的传播方向垂直的方式，提高了信号的空间分辨率。此外，采用双半圆分束镜代替三棱镜分束，只需一个合适焦距的聚透镜就可聚焦光束，减少了光学元件，进而减小了光学噪声，提高了信噪比。
　　 使用自建的光偏转差分检测系统，对沿楔尖方向传播的ASF模式的楔形波展开了研究。采用不同角度的楔体，得到沿不同顶角楔体传播的ASF模式楔形波的时间-位移图；对同一块样品，沿楔尖方向均匀步进扫描，获得沿楔尖方向的表面扫描图，再经过二维傅里叶变换后，得到ASF模式楔形波的频散曲线图；沿楔体横断面方向均匀步进，得到距离楔尖不同位置的ASF模式楔形波的时间-位移图以及沿横断面方向的表面扫描图，通过积分计算，最终得到ASF模式楔形波的能量分布图。通过对实验结果的分析，发现：随楔体顶角的增大，沿楔尖方向传播的ASF模式楔形波的模态数反而减少；ASF模式楔形波沿本实验用的铝样品的顶端传播时，存在着频散，根据频散曲线图，还可以清晰的看出各个楔体顶角所能支持的模态数；ASF模式的楔形波能量主要集中在楔体顶端，对于小角度楔体，远离楔尖时，能量呈指数衰减，离楔尖约两个楔形波波长的距离，能量衰减趋于稳定值。
　　 本论文的研究成果可供ASF模式楔形波的特性研究，为ASF模式楔形波在楔状工程构件的无损检测和信号处理等方面的实际应用做参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1本文的研究背景和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1激光超声的研究进展

1.2.2 ASF模式楔形波的研究进展

1.3本文的主要研究工作

2 ASF模式楔形波的激发和基本理论

2.1激光超声的激发机理

2.2 ASF模式楔形波的基本理论

2.2.1薄板近似理论

2.2.2几何声学理论

2.3本章小结

3 ASF模式楔形波的实验原理和方法

3.1 ASF模式楔形波的实验激发

3.2 ASF模式楔形波的检测方法简述

3.2.1光干涉技术

3.2.2非光学干涉技术

3.3基于光差分法的光偏转检测装置

3.4实验原理

3.5本章小结

4 ASF模式楔形波的实验研究

4.1顶角对ASF模式楔形波的波形的影响

4.2 ASF模式楔形波的频散特性研究

4.3.ASF模式楔形波的衰减特性研究

4.4本章小结

5总结与展望

5.1总结

5.2研究展望

致谢

参考文献