Page 41 - 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
图 10 泵浦功率为 40mW 时, 不同激发功率探测到的信号频谱
图 11 泵浦功率为 40mW 时, 不同激发功率探测到的信号频谱
主频幅值), 而旁瓣幅值较小, 即调制指数与前一阶
段相比数值较小。这种情况下, 裂纹两壁接触面积
较大, 由于真实裂纹表面是粗糙的, 有许多“ 凸起”,
当裂纹两壁受到外力作用时,“ 凸起” 点对点或者点
对面接触时, 接触面积的变化会使得应力应变关系
是非线性的。当激发功率增大到 200mW 后, 基础
位移使得裂纹过度闭合, 温度振荡部分的调制能力
减弱, 难以致使裂纹接触面积出现变化时, 这种机制
所产生的非线性也就消失, 即调 制指数趋近于零。 图 12 泵浦功率为 50mW 时, 正负一阶旁瓣幅值随
因此, 调制指数出现两个大小不同的峰值。这也可 激发功率的变化曲线
以进一步证明, 裂纹 A 的缝宽比裂纹 B 小, 由于其 率下出现, 在图 7 ( d ) 中当泵浦功率为 40mW 时, 激
开合时的活动范围也较小, 就不会出现明显的调制 发功率增大到 100mW 附近时一阶旁瓣开始出现,
指数的第二个峰值。 而在图12 中当激发功率增大到90mW 时一阶旁瓣
同样, 泵浦源也是强度调制的激光源, 其基础温 开始出现。这是因为裂纹处于张开状态时, 几乎无
度部分也对光声非线性现象有所影响, 在裂纹 B 位置 法观察到旁瓣, 当增大泵浦功率时也会提供额外的
上, 增大泵浦功率到 50mW , 仍然逐渐增大激发功率 基础温度, 从而增加了裂纹的基础位移, 裂纹两壁更
( 从20mW 到200mW , 步长10mW ), 得到正负一阶 容易接触, 使得探测到的一阶旁瓣总体幅值增大, 则
旁瓣幅值随激发功率的变化曲线如图12所示。 在较小的激发功率下也可以探测到旁瓣。在裂纹 B
根据上文所述, 泵浦源的基础温度部分会影响 上继续增大泵浦功率到 60 , 70 mW , 在相同的激发
裂纹的非线性进而影响旁瓣幅值变化, 对比图 7 ( d ) 功率变化范围内重复试验, 得到调制指数随激发功
与图 12 中旁瓣幅值的变化情况也可验证这一结论。 率的变化关系曲线如图 13 所示, 可以发现随着泵浦
即随着泵浦功率增大, 一阶旁瓣将在更小的激发功 功率的增大, 调制指数的峰值在更小的激发功率下
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2022 年 第 44 卷 第 8 期
无损检测
