全光学非线性混频技术用于微裂纹检测的实验研究

摘要

采用全光学方法检测声波与开合裂纹相互作用后的非线性混频效应,达到检测裂纹位置的目的.激发光与加热光经过声光调制器后分别被调制为高频fH(几十kHz)激发光和低频fL(几Hz)加热光.裂纹会在低频加热光辐照下周期性开合,激发光激发出频率为fH的声波与裂纹相互作用后产生非线性混频信号(fH±fL),由测振仪或光偏转装置接收声信号并送至锁相放大器.实验中辐照在样品上的激发光、加热光和检测光光斑始终重合.随着三束光源逐步靠近裂纹中心,混频信号幅值逐渐增大.当增大到最大值后(三束光源达到裂纹中心区域),混频信号幅值开始逐渐减小(三束光源逐渐远离裂纹区域)最终趋于平缓,此时混频信号消失.光学激发的激发光可以聚焦到很小(约几十微米),所以其具有较高的空间分辨率.研究结果表明,利用非线性光声混频效应来检测裂纹的方法对实际的闭合裂纹的检测灵敏度远高于传统的线性激光超声裂纹检测方法,可为裂纹的光声无损检测提供新的解决思路和技术.