Page 35 - 无损检测2022年第八期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202208001

光热调制的基础温度对光声非线性

声信号特性的影响

黄婷婷 , 张宏超 , 袁 玲 ,倪辰荫 , 沈中华 1
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( 1. 南京理工大学 理学院, 南京 210094 ; 2. 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 南京 210094 )

摘 要:传统的激光超声无损检测技术已能够实现对宽度为亚毫米量级裂纹的非接触式无损
检测, 但其对更小的裂纹并不敏感。而非线性激光超声检测技术可实现对微裂纹的无损检测。其
中, 基于热调制的光声非线性混频技术一直广受学者关注。通过搭建光声非线性混频试验平台, 研
究光声非线性信号特征与激发源和泵浦源功率之间的关系, 讨论了基础温度对非线性现象的影响,
研究了基础位移对裂纹非线性机制转变的影响, 可为进一步研究光声非线性混频中微裂纹的接触
机制提供参考, 也为利用光声非线性方法半定量、 定量表征裂纹提供了理论依据。

关键词:激光超声; 非线性混频; 微裂纹检测

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 08-0001-08

Influenceofthebasetem p eratureof p hotothermalmodulationonthecharacteristicsof

o p toacousticnonlinearacousticsi g nal

,
,
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HUANGTin g tin g ZHANGHon g chao , YUANLin g NIChen y in , SHENZhon g hua 1

( 1.SchoolofScience , Nan j in gUniversit yofScience& Technolo gy , Nan j in g210094 , China ;

2.SchoolofElectronicandO p ticalEn g ineerin g , Nan j in gUniversit yofScience& Technolo gy , Nan j in g210094 , China )

Abstract : Thetraditionallaserultrasonicnon-destructivetestin g technolo gyhasbeenabletoachievenon-contact

nondestructivetestin gofcrackswithawidthofsubmillimeter , butitisnotsensitivetosmallercracks.However ,

thenonlinearlaserultrasonictestin g technolo gy canrealizethenondestructivetestin g ofmicrocracks.Amon g them ,

thenonlinearo p toacousticfre q uenc y -mixin g technolo gybasedonthermalmodulationhasbeenwidel yconcernedb y

scholars.Inthisp a p er , ano p toacousticnonlinearfre q uenc y -mixin gex p erimentp latform wasbuilt.Ontheone

hand , therelationshi pbetweenthecharacteristicsofthenonlinearo p toacousticsi g nalandthe p oweroftheexcitation

sourceandthe p um p source wasstudied.Onthe other hand , the nonlinear p henomenon affected b y base

tem p eraturewasdiscussed.Besides , theinfluencesofthebasedis p lacement g eneratedb y thebasetem p eratureon

thetransformationofthenonlinearmechanisminmicrocrackswasstudied , whichwillbeconsideredtop rovidea

referenceforfurtherresearchonthecontactmechanismofmicrocracksinnonlinearo p toacousticfre q uenc y -mixin g

technolo gy , andalsop rovideatheoreticalbasisforthesemi- q uantitativeandq uantitativecharacterizationofcracks

b yusin gnonlinearo p toacousticmethods.

Ke ywords : laserultrasound ; nonlinearfre q uenc y -mixin g ; microcrackdetection
疲劳裂纹是结构服役过程中发生失效的主要原
收稿日期: 2021-11-02
因之一, 微裂纹大多存在于材料疲劳损伤的早期阶
基金项目: 国家自然科学基金项目( 61975080 )
[ 1 ]
段, 占结构的总疲劳寿命约 80% , 因此检测早期
作者简介: 黄婷婷( 1997- ), 女, 硕士研究生, 主要从事非线性光
声无损检测方面的研究工作 裂纹的萌生具有重要意义。在众多无损检测方法
通信作者: 袁 玲( 1980- ), 女, 副教授, 主要从事激光超声方面 中 [ 2-6 ] , 超声检测方法因具有设备简单、 灵敏度高等
的研究工作, y uanlin g @n j ust.edu.cn 优点而成为裂纹无损检测领域中的一大热点研究方
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2022 年 第 44 卷 第 8 期
无损检测