非接触式激光超声信号探测：共焦Fabry-Perot干涉仪的应用

"用共焦Fabry—Perot干涉仪探测激光超声信号的研究.pdf" 本文主要探讨了一种非接触式的激光超声信号探测方法，利用共焦Fabry-Perot干涉仪(Fabry-Perot Interferometer, FPI)进行检测。这种方法对于无损检测领域具有重要意义，特别是对于那些环境条件恶劣（如高温、高压、有毒或放射性环境）以及工件形状和尺寸特殊的场合，如航空航天、计量和力学特性测试等领域。 激光超声技术的基本原理是通过高能激光脉冲照射在被检测物体表面，激发内部产生超声波。根据激光功率密度的不同，产生超声波的机制也会有所变化。这项技术的一大优点是能够在保持一定距离的同时实现非接触式检测，避免了传统接触式检测可能导致的损坏。 然而，由于激光诱导的超声波位移极其微小，通常在纳米级别，因此，如何有效接收和处理这些信号成为关键问题。文章中提到的几种非接触式接收方法包括电磁声换能器(EMAT)、电容换能器、空气换能器、零差法和外差法等光学方法。这些方法各有局限，如前三种方法要求探头与构件间距离较近，在某些环境下无法应用；后两种光学方法对试件表面质量和环境振动要求较高，不易在工业现场实施。 共焦Fabry-Perot干涉仪则提供了一种更优的解决方案。作为一种速度型干涉仪，CFPI对环境振动的敏感度较低，并且能够同时接收多个散射光斑，具有强大的聚光能力，适合检测光学粗糙表面。文章中描述了一个自行研制的CFPI非接触式激光超声检测系统，成功地探测到了由PZT换能器和脉冲激光产生的超声信号，实现了纳米级别的声脉冲非接触式接收，为无损检测技术的进一步发展奠定了基础。 这个研究对于开发新的无损检测工具和技术具有重要价值，特别是对于那些在传统检测方法下难以触及的工件和环境，提供了一种新的可能性。未来，这样的系统有望被广泛应用于各种工业场景，提升检测效率和精度，同时减少对工件的潜在损害。