人类科学不断进步，工业能力不断提升，与之相伴的是人类在新型材料结构的开发与产品 化实用化领域的突破。众所周知，金属材料与复合型材料的薄板件结构在航空，航天、航海、 大型化工容器制造等领域，都有着广泛的应用，然而，这类薄板材料在成型过程中往往会带 入许多的先天缺陷，论文网如，分层、杂质、裂纹等，日后随着材料的疲劳与损耗，也会产生类似 锈蚀、脱胶、表面风化，腐蚀等属性变化[1]。这些细微缺陷为产品的长时间工作埋下了巨大 的安全隐患，同时也更是成为了许多严重事故的诱因。为了提早预防事故发生，避免不必要 的经济损失，如何为这些薄板材料寻找一种高效可行的无损检测方法，就变成了亟待解决的 问题。超声检测技术，作为五大常规无损检测技术其中之一，因其具有探测能力强、用于探 测的超声强度弱不损害材料、仪器简单、操作方便、不会产生对环境的污染危害等诸多优点， 因而广泛应用于各种材料的无损检测之中[2]。

对于很薄的板件结构的超声探伤而言，探测超声在板中传播一段距离以后在薄板上下表 面的不断反射，形成了一种新的超声波，即 Lamb 波[1]。Lamb 波从其本质上而言是一种形式 特殊的应力波，当板件材料的厚度与被激发产生的超声波的波长处于相同数量级时，该声波 导中由纵波和横波合成[3]，Lamb 波作为一种二维波，相较三维体波而言衰减小，可以传播之 更远的距离，同时相较传统逐点扫描而言，检测效率更高，成本更低，更适宜于大型板件的 无损检测[4]。如今，在各类板件材料的无损检测领域内，Lamb 波检测技术已经得到了广泛应 用[2]。

激光超声技术是指利用激光来激发产生检测超声并研究激光激发超声的机制、原理、技 术及方法，在介质材料中激发出的超声波的传播特性，激光超声检测方法及探测手段的相关 应用，从而实现对材料进行无损检测和性能评估的技术[5]。相比于一般传统的超声探索技术， 激光超声检测技术对材料无破坏性，同时具有完全非接触、频带宽、多模态、声源灵活，便 于集成，光声转换率高等优点，因而受到了广泛的关注，激光超声技术也是世界范围内目前 超声检测领域的研究热点[6]。

1。2 国内外研究现状

1。3 本文的主要工作

在查阅了国内外文献并了解当前技术发展概况的基础上，本文主要做了以下这些工作。

（1）首先介绍了当前在 Lamb 波无损探伤和激光超声领域的研究背景、应用意义、国内 外的研究成果及该技术未来的发展趋势。

（2）阐述了 Lamb 波的概况和传播特性，以及激光激发板中 Lamb 波的机理，并对激光 超声技术及其激发机理做了简要介绍。

（3）并通过有限元方法将激光脉冲模拟为一个等效力源，利用 COMSOL 软件模拟了激 光在板中激发低频 Lamb 波的这一物理过程，根据模拟数据绘制出位移时间图，对位移时间 的波形图反映出的的 Lamb 波激发、传播特性，进行了分析。

2 激光超声技术概述

2。1 激光超声技术概述

激光超声技术是指利用脉冲激光作用于材料介质从而激发出超声波的过程。激光激光能在 各种材料介质中激发出超声，包括固体与液体,与传统压电超声技术相比，为非接触式激发， 且能激发出宽频带，多模态的激光[27]。文献综述

激光与材料介质之间相互作用，在脉冲激光照射的照射下产生超声波，期间伴随着电磁 能向光能，热能，机械能等其他形式的能量转换。目前激光超声的产生机制主要可以被概括 为以下几种：热弹机制、烧蚀机制、电致磁致伸缩、汽化膨胀、电子应变和介质破损等，以 上提及的这些激发机制当中受到最多认可和广泛应用的为热弹机制和烧蚀机制。对于这两种 机制而言是不同的激光功率密度造成了不同的超声激发机制的区别，对于金属而言，损伤阈值一般在MW / cm2 数量级。当入射激光功率较低时，激光能量一部分被材料吸收，另一部