激光参数及激光超声探测方法对超声信号影响

宋燕星; 王晶; 冯其波; 陈士谦

激光参数及激光超声探测方法对超声信号影响

1.
北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044;
2.
防灾科技学院防灾仪器系,河北三河 065201

基金项目:

国家自然科学基金（51027006）;地震科技星火计划项目（XH12076）;中央高校基本科研业务费专项资金（ZY20110104）

详细信息

作者简介:
宋燕星（1980-），女，副教授，博士后，主要从事光电检测方面的研究。Email：yanxing7090091@163.com

中图分类号: TN249

Influence of laser parameters and laser ultrasonic detection method on ultrasonic signals

1.
Key Laboratory Luminescence & Optical Information,Ministry of Education,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China;
2.
Department of Disaster Prevention Instrument,Institute of Disaster Prevention,Sanhe 065201,China

摘要: 文中通过激光超声激发过程理论模型，获得激光超声信号的波形特点，并分析相关参数对激发超声信号的影响。应用两种不同的激光超声探测方法对激光超声信号进行探测，即分别采用超声探头和基于双波混合干涉的光学探测方式搭建两种实验装置。实验针对入射激光参数对激发超声信号的影响及两种探测方法获得激光超声信号的特点进行分析。通过实验验证了理论分析结果，得出入射激光参数会影响激发超声的幅度，而基于双波混合干涉的光学探测方式可以获得更为完整的超声波形信息。
- 激光超声 /
- 脉冲激光 /
- 双波混合干涉 /
- 光学探测
Abstract: The physical mechanisms of ultrasonic generation by laser pulse, the waveform characteristics of the generated laser ultrasonic signal and the influence of laser parameters on the ultrasonic signal were analysed theoretically. And two experimental apparatus were built that received laser ultrasonic with a piezoelectric ultrasonic transducer or an optical detection method based on two-wave mixing interference to verify the theoretical analysis results. In the experiment, the influence of the pulse laser parameters and the characteristic of the detected signals with two different detection method were analysed. Through theoretical analysis and experimental verification, the generated ultrasonic amplitude can be affected by the incoming laser parameters, and optical detection method based on two-wave mixing interference can detect complete laser ultrasonic waveform information.
- laser ultrasonic /
- pulse laser /
- two-wave mixing interference /
- optical detection

[1]	Tan Xianglin. Research on the key technology of laser-generated ultrasonic nondestructive testing system [D].Changsha: National University of Defense Technology, 2011.(in Chinese)谭项林. 激光超声无损检测系统关键技术研究[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2011.
[2]
[3]	Kong Lingjian, Xu Jun, Yan Yisheng, et al. The new research on ultrasonic wave generated by laser pulse[J]. Acta Photonica Sinica, 2006, 35(1): 20-23. (in Chinese)孔令剑, 徐军, 闫夷升, 等. 激光激发超声波的新方法研究[J]. 光子学报, 2006, 35(1): 20-23.
[4]
[5]	Xu Baiqiang, Ni Xiaowu, Shen Zhonghua, et al. Numerical simulation of laser-generated ultrasounic by finite element method in the plate material [J]. Chinese Journal of Lasers,2004, 31(5): 621-625. (in Chinese)许伯强, 倪晓武, 沈中华, 等. 激光激发板状材料中超声导波的有限元数值模拟[J]. 中国激光, 2004, 31 (5): 621-625.
[6]
[7]	Ni Chenyin, Shi Yifei, Shen Zhonghua, et al. Numerical simulation on near-field surface acoustic waves induced by laser line source[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007,36(6): 324-327. (in Chinese)倪辰荫, 石一飞, 沈中华, 等. 激光激发材料中近场声表面波的数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2007, 36 (6): 324-327.
[8]
[9]
[10]	Shen Zhonghua, Shi Yifei, Yan Gang, et al. Progresses in the applications of laser induced surface acoustic waves[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(S): 239-244. (in Chinese)沈中华, 石一飞, 严刚, 等. 激光声表面波的若干应用研究进展[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(S): 239-244.
[11]	Ma Yun. Laser ultrasonic technology and its application in the high-pressure sound velocity measurements [D].Mianyang: Chinese Academy of Engineering Physics, 2010:12-26. (in Chinese)马云. 激光超声技术及其在高压声速测量中的应用[D].绵阳: 中国工程物理研究院, 2010: 12-26.
[12]
[13]
[14]	Shi Dufang, Wu Yaping, He Yulong. Characteristics of laser generated ultrasound in solids [J]. Chinese Journal of Solid Mechanics, 1997, 18(12): 283-288. (in Chinese)是度芳, 吴亚平, 贺渝龙. 固体中激光热弹超声的特性[J].固体力学学报, 1997, 18(12): 283-288.
[15]	Scruby C B, Drain L E. Laser Ultrasonics: Techniques and Applications. Adam Hilger, Bristol, 1990.
[16]
[17]	Geng Senlin, Shang Zhiyuan. Characteristics of ultrasound pulse thermoelastically generated by a laser pulse[J]. Journalof Shaanxi Normal University (Natural Science Edition ),2003, 31(1): 43-47. ( in Chinese)耿森林, 尚志远. 单脉冲激光热弹超声脉冲特性理论研究[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版), 2003, 31(1): 43-47.

[1]	王云哲, 张鲁薇, 邵俊峰, 曲卫东, 康华超, 张引. 脉冲激光对石英基底Ta₂O₅/SiO₂滤光膜的损伤效应研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220482-1-20220482-9. doi: 10.3788/IRLA20220482
[2]	张鹏辉, 赵扬, 李鹏, 周志权, 白雪, 马健. 基于有限元法的激光声磁检测系统优化研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210533-1-20210533-9. doi: 10.3788/IRLA20210533
[3]	孙强, 戴鹭楠, 应恺宁, 倪辰荫. 二分搜索和压缩感知在激光超声内部缺陷快速检测技术的应用 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210810-1-20210810-13. doi: 10.3788/IRLA20210810
[4]	周国清, 谭逸之, 周祥, 李伟豪, 李先行, 林港超, 胡皓程, 张烈平, 农学勤, 杨家志. 波长1 064 nm和532 nm脉冲激光大动态范围能量的测试方法及实验 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20200417-1-20200417-8. doi: 10.3788/IRLA20200417
[5]	安恒, 李得天, 文轩, 张晨光, 王鷁, 马奎安, 李存惠, 薛玉雄, 杨生胜, 曹洲. 高速PWM单粒子瞬态效应脉冲激光模拟试验研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190533-1-20190533-7. doi: 10.3788/IRLA20190533
[6]	安恒, 张晨光, 杨生胜, 薛玉雄, 王光毅, 王俊. SiGeBiCMOS线性器件脉冲激光单粒子瞬态效应研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 320001-0320001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0320001
[7]	周旋风, 陈前荣, 王彦斌, 朱荣臻, 李华, 任广森. 脉冲激光辐照CMOS相机的图像间断现象及机理 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306002-0306002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0306002
[8]	林正国, 金星, 常浩. 脉冲激光大光斑辐照空间碎片冲量耦合特性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1243001-1243001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1243001
[9]	夏嘉斌, 孙广开, 宋潮, 周正干. “钢-铅”粘接结构非接触激光超声检测方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 117006-0117006(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0117006
[10]	陈杉杉, 张合, 徐孝彬. 脉冲激光周向探测地面目标捕获建模与仿真 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 206001-0206001(11). doi: 10.3788/IRLA201847.0206001
[11]	张震, 徐作冬, 程德艳, 师宇斌, 张检民. FT-CCD的纳秒脉冲激光毁伤效应 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1003001-1003001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1003001
[12]	金星, 常浩, 叶继飞. 超短脉冲激光烧蚀冲量耦合测量方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329002-0329002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0329002
[13]	南钢洋, 王启武, 张振振, 郭锐, 宋江峰, 孙继华. 基于激光超声方法的钢轨缺陷检测 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106006-0106006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106006
[14]	李永君, 肖俊峰, 朱立春, 张炯, 高斯峰, 唐文书, 南晴. 热障涂层厚度激光透射法红外热波检测技术研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 704003-0704003(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0704003
[15]	贾中青, 张振振, 姬光荣. 离焦量对激光超声测厚信号影响的理论和实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(S1): 7-12. doi: 10.3788/IRLA201746.S106002
[16]	韩威, 郑翔, 赵柏秦. 激光探测小型化收发系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906008-0906008(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0906008
[17]	张月, 王睿, 杨海峰. 线阵碲镉汞探测器对纳秒脉冲激光的反常响应规律及机理 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1003003-1003003(7). doi: 10.3788/IRLA201748.1003003
[18]	战宇, 刘常升, 薛俊川. 等效载荷法模拟激光超声微裂纹检测 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1006004-1006004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1006004
[19]	张长桃, 张朝阳, 蔡明霞, 丁伟, 毛卫平, 徐宇蓝. 脉冲激光热力冲击效应对电沉积的作用 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 65-70.
[20]	张振振, 杨爱玲, 赵扬, 南钢洋. 人工缺陷铝块试样的激光超声三维成像 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 57-62.

点击查看大图

计量

文章访问数: 276
HTML全文浏览量: 39
PDF下载量: 171
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

激光参数及激光超声探测方法对超声信号影响

作者简介:
宋燕星（1980-），女，副教授，博士后，主要从事光电检测方面的研究。Email：yanxing7090091@163.com

Influence of laser parameters and laser ultrasonic detection method on ultrasonic signals

计量

激光参数及激光超声探测方法对超声信号影响

1. 北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044;

2. 防灾科技学院防灾仪器系,河北三河 065201

作者简介:
宋燕星（1980-），女，副教授，博士后，主要从事光电检测方面的研究。Email：yanxing7090091@163.com

English Abstract

Influence of laser parameters and laser ultrasonic detection method on ultrasonic signals

1. Key Laboratory Luminescence & Optical Information,Ministry of Education,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China;

2. Department of Disaster Prevention Instrument,Institute of Disaster Prevention,Sanhe 065201,China

全文HTML

目录

留言板

激光参数及激光超声探测方法对超声信号影响

作者简介: 宋燕星（1980-），女，副教授，博士后，主要从事光电检测方面的研究。Email：yanxing7090091@163.com

Influence of laser parameters and laser ultrasonic detection method on ultrasonic signals

计量

出版历程

激光参数及激光超声探测方法对超声信号影响

1. 北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044; 2. 防灾科技学院防灾仪器系,河北 三河 065201

作者简介: 宋燕星（1980-），女，副教授，博士后，主要从事光电检测方面的研究。Email：yanxing7090091@163.com

English Abstract

Influence of laser parameters and laser ultrasonic detection method on ultrasonic signals

1. Key Laboratory Luminescence & Optical Information,Ministry of Education,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China; 2. Department of Disaster Prevention Instrument,Institute of Disaster Prevention,Sanhe 065201,China

全文HTML

目录

作者简介:
宋燕星（1980-），女，副教授，博士后，主要从事光电检测方面的研究。Email：yanxing7090091@163.com

1. 北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044;

2. 防灾科技学院防灾仪器系,河北三河 065201

作者简介:
宋燕星（1980-），女，副教授，博士后，主要从事光电检测方面的研究。Email：yanxing7090091@163.com

1. Key Laboratory Luminescence & Optical Information,Ministry of Education,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China;

2. Department of Disaster Prevention Instrument,Institute of Disaster Prevention,Sanhe 065201,China