双十科技关于激光超声
    激光超声，就是利用激光来激发和探测超声，这种方式可以克服传统超声换
能器的大部分缺点。简单地说，激光激发超声是将部分激光能量转化成热能，再
转化成机械能的一个过程。当一束脉冲激光入射到固体表面时，部分激光能量被
固体吸收并转化成热能，辐照区域附近产生局部迅速的温升，导致局部快速的热
膨胀从而产生超声，这是热弹机制激发超声。如果入射激光功率较高，有可能在
固体表面引起熔融、气化、等离子体等现象，而表面材料的融蚀、喷溅等引起对
材料表面的反冲力，从而激发超声，这是融蚀机制激发超声。热弹和融蚀是两种
主要的激光激发超声机制。激光探测超声，是连续或脉宽足够长(能够捕获到所
有感兴趣的信号)的激光入射样品表面，散射或者反射的光携带了超声信息，再
由干涉型或非干涉型的光学接收器收集后进行信号解调分析处理。
    其实无论哪种机制激发超声，在这里待测样品或材料本身就是超声的发射换
能器，而压电类传统超声中的超声源是与待测样品分开的压电元件。正是这种不
同使得激光超声与压电换能器相比，具有如下的特点。
      (1)激光激发超声是激光直接照射样品产生，激光与样品之间无须藕合剂，
也不必用水浸法作检测，是非接触式的，可消除因藕合剂引起的附加影响。
      (2)激光源和激光接收系统可放在远离样品的地方，因此有远距离激发和接
收的特点，能在酸、碱、高温高压及辐射等恶劣环境下进行检测，具有向工业上
在线检测和质量监控发展的潜力。
      (3)可以在非压电体(金属、绝缘体、陶瓷、有机材料等)中直接激发超
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尸。
      (4)激光激发超声，能一次同时在体样品中激发出多种模式的超声波，在体
材料中激发出体波、表面波和头波，在板中激发出板波。而在电超声技术中一种
换能器只能激发一种波型，不同模式波需用不同的超声换能器。
      (5)脉冲激光激发出的超声脉冲的脉宽与激光脉冲宽度相近而略宽些，其加
宽程度与材料特性有关。一般调Q脉冲激光器的脉宽在纳秒到几十纳秒，锁模激光
器在皮秒到亚纳秒量级。所以激发出的声脉冲也很窄，具有频带宽的特点。因
而，激光超声技术检测材料特性的时间和空间分辨率可大大地高于电超声的分辨
率。
      (6)激光声源十分灵活，声源的形状、大小取决于光学元件、系统及其调节
情况，可以聚焦成点、盘、线、环及栅状源等。微小点源或细线源具有很好的局
域性，可对电超声法难以实现检测的薄样品或有固定形状(如航空构件)的试样
表面实现检测，包括缺陷、声速、衰减和各向异性特性的检测等。
    因此脉冲激光激发超声是一种既方便又灵活的方法，但是激光超声也有其缺
点。建立激光超声系统的价格比电超声的贵，激发效率比较低，声源性质与激光
功率密度有关，在实行检测时要针对使用全过程的需求调节激光器的工作状态及
光学系统，使其在整个实验过程中相对稳定，另外，对强激光需要注意安全防
护。