Page 38 - 无损检测2022年第八期
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黄婷婷,等:
光热调制的基础温度对光声非线性声信号特性的影响
调制的连续光, 激光的热效应会引起辐照区域的温
升并逐渐达到局部热平衡, 把局部热平衡状态下温
), 把温度
度上升达到的最小值称为基础温度( T min
) 部分。由图3可
差值部分称为温度振荡( T max- T min
知, 当激光功率从 100mW 增加到 140mW 时, 不仅
部分的幅度在增大, 基础温度
温度振荡 T max-T min
部分也在增大, 这对旁瓣幅值会产生影响。
T min
当激发源功率增加时, 基础温度部分也会增加,
为了研究激发源基础温度部分对非线性旁瓣幅值的
图 4 泵浦功率为 40mW 时正负一阶旁瓣幅值及
影响, 保 持 泵 浦 功 率 不 变, 逐 渐 增 加 激 发 功 率 P H
( 以 10mW 为步长, 从 20 mW 到 160 mW 线性增 主频幅值变化趋势
加), 泵浦功率为 40mW 时正负一阶旁瓣幅值以及 化范围内 ( 20mW~160mW ), 一 阶 旁 瓣 幅 值 均 在
主频幅值变化趋势如图 4 所示。观察图 4 ( a ) 发现, 增加, 调制指数均呈现不同的变化趋势。测得的旁
泵浦功率为 40mW 时一阶旁瓣的幅值随着激发功 瓣幅值信号不会完全相等。
率的增大呈现先增大后减小的变化趋势; 图 4 ( b ) 中 相同的激发功率变化范围内, 在泵浦功率分别
fH =19.8kHz ) 幅值随着激发功率的增加而
主频( 为 60 , 80mW 时重复试验, 得到不同泵浦功率下旁
单调增加。此处需要注意的是, 理论上正负一阶旁 瓣幅值变化曲线如图 5 所示, 再利用提取的信号幅
瓣幅值应相等, 但由于声波能量衰减等因素的影响, 值根据式( 11 ) 计算调制指数, 结果如图 6 所示。
图 5 同样的激发功率变化范围内, 泵浦功率不同时旁瓣幅值的变化曲线
图 6 同样的激发功率变化范围内, 泵浦功率不同时调制指数的变化曲线
理论上, 裂纹可以视为一个非线性系统 [ 22-23 ] , 瓣的幅值应该增大, 可参见式( 10 )。
若产生非线性现象的作用机制不变, 在确定低频泵 事实上, 激光加载在裂纹上时会导致辐照位置
浦功率之后, 泵浦源对裂纹的调制能力不变, 此时当 处的温度升高, 无论是泵浦源还是激发源, 其诱导的
激发功率增大, 即输入声波的幅值增大时, 观察到旁 温度场都会对辐照处的裂纹起到加热的效果, 使得
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2022 年 第 44 卷 第 8 期
无损检测
