激光工作原理当激光的能量聚焦照射到弹性材料表面时，部分会转移到材料本身并以热能和应力波动能的形式表现出来。通过改变激发激光的几何形状可以控制能量在材料中的分布以及对材料的影响。激光超声就是利用高能激光脉冲与物质表面的瞬时热作用，通过热弹效应（少数情况是热蚀效应）在固体表面产生应变和应力场，使粒子产生波动，进而在物体内部产生超声波。64388

根据入射到物体表面激光能量的不同，激光脉冲在物体表面产生的这种热效应可分为热弹效应和热蚀效应两种。在较低的吸收率下，表面吸收的热量不超过其融化温度，产生的是短时膨胀过程，与该膨胀相关的应力波绝大部分在弹性范围内，该方式称为热弹效应。在高能作用下，物体的温度升高，超过了其蒸发温度，产生烧蚀现象，使材料表面气化，形成等离子体，于是有一垂直表面的反作用力作用在表面，形成弹性波源，该方式称为热蚀效应。在热弹性区，激光产生的应力波大小与吸收光的能量呈正比，对于均匀能量分布，可用一维模型描述激光束在材料表面产生的应力，其在材料表面产生的应力-应变与材料表面吸收的激光能量呈正比。

当激光入射到材料上时，所产生的超声波以不同的类型传播出去，主要有纵波、横波和表面波。影响超声波传播特性的因素很多，主要有材料对激光光能量的吸收程度、材料的热传导特性、激励激光的频率、材料表面的光滑程度等。论文网

2  激光激励技术

主要的激光超声激励检测方法可分成三种方式：

第一种是激光激励和激光接收方式。即利用激光脉冲与试样表面瞬时作用产生超声波，用光学法接收来自被检测材料内部的超声信号。光学法检测超声又分为两大类：一类是光学非干涉法，如狭缝法、刀刃法等；另一类为光学干涉法，主要包括外差干涉法、差分干涉法和多光束干涉法等。

第二种激光激励-超声接收方式是利用激光脉冲产生超声波，通过压电超声换能器作为接收器接收检测信号。

第三种方式是超声发射-激光接收方式，即利用压电超声换能器产生超声波，通过激光干涉方法接收检测信号。

3  检测技术

检测激光超声的技术有常用的方法有如下几种。第一种是压电换能器（PZT）检测法。这是比较经典的方法，灵敏度比较高，其响应频率也比较宽，多在实验室用。常用的换能器有电磁、电容、压电陶瓷换能器、电磁声换能器和电容声换能器。第二种是光学检测器。这是利用连续检测激光照射到样品表面，接收表面的反射光，并从反射光的相位、振幅、频率等的变化中得出光激超声信号的方法[20]。