纵波和横波幅度随激光脉冲能量投射到样品表面的变化情况如图4所示。随着投射到样 品表面激光功率密度的增长，纵波和横波幅度也随之大。当功率密度大于10×10？W/cm2时， 纵被幅度增大速度开始加快，并且开始超过横波幅度。而在10×107W/cm2以内纵波和横波 幅度之和基本上随功率密度而线性增大，但横波的幅度大于纵波的幅度。从波形图变化还可 以看出，在激光能量小于5mJ,或功率密度小于10？W/cm时，纵被只有向下脉冲。这时金 属中的超声休冲是由热弹性激励的。当激光脉冲投射到样品表面时，部分能量被材料吸收， 温度迅速升高引起快速热膨胀激励超声脉冲，在样品另一面引起负位移的纵波脉冲。而在入 射到样品表面的激光功率密度大于10？W/cm2时，超声是由烧蚀激励的，这时表面温度非常 高，部分金属被蒸发甚至形成等离子体。它们 ,x107/cm2 以很高的速度离开表面，同时对表面有一个反 0 8 12 作用压力而激励超声。在样品的另一面引起正 80 位移的纵波脉冲，烧蚀激励超声的效率较高， 它激励的纵波幅度比横波幅度大。 60 0 2.3样品表面状态对激励超声脉冲的影响 ● 40 ●0 在60mJ激光照射下，测定了不同表面状星 0 态下激励的超声脉冲的波形和幅度，表1为测 20 0 量结果。 ●00 0 在金属表面涂以漆等不同复盖层，当激光 射到金属表面外的复盖层时，引起的烧蚀作用 20 40 60 70 Pulse energy/mJ 更大，因此激励的超声脉冲幅度比激光直接投 图4脉冲能量与波幅的关系 射到金属表面大几倍到十几倍，波形也要发生 Fig.4 Relation between pulse cnergy 一定的变化。 and ultrasonic amplitude 表1表面状态对激励超声脉冲的影响 Tablel Effect of the conditions of metal surface on the ultrasonic pulse 表面状态 A1表面 朱红漆 黄漆 酒精 凡士林 机油 纵波幅度 0.1 0.73 0.84 0.55 0.7 1.6 增加倍数 7.3 8.4 5.5 5 增加dB数 17 18 15 17 24 2.4材料中人工缺陷对超声脉冲的影响 图5为一组具有不同人工缺陷的样品、不同激光投射点和接收位置得到的激光超声脉波 形照片。与无缺陷材料中激光超声波形相比，波形的变化是非常明显的。这是由于缺陷的存 在改变了激光激励的边界条件，也使点声源发射的声波传播到接收器的声程发生了变化。入 280纵波和 横波幅 度随激光脉冲能 量投射到样品表 面的 变化情况如图 所示 。 随着投射到择 品表 面激光 功率密度的 增长 ， 纵波和 横波幅 度也随之 大 。 当功率密度大于 ’ 时 ， 纵波幅度增大速度开始加快 ， 并且 开始超过 横波 幅度 。 而 在 ， “ 以内纵波 和横波 幅度之 和基本上随功率密 度而线性 增大 ， 但横波 的幅 度大于 纵波 的幅度 。 从波 形 图变化还可 以看出 ， 在激光能 量小于 ， 或功率密 度小于 。 ， 时 ， 纵波只 有向下脉 冲 。 这 时 金 属 中的 超 声泳冲 是 由热弹性激励的 。 当激光脉 冲投射到样品表 面时 ， 部分能 量徽材料吸收 ， 温 度迅速升高 引起快速热膨胀激励 超 声脉冲 ， 在样品 另一面引起负位移的纵波脉 冲 。 而 在入 射到样 ， 品表 面的 激光功率密度大于 二 “ 时 ， 超 声是 由烧蚀 激励的 ， 这时表 面温度非常 高 ， 部分 金属被蒸 发甚 至形成等离 子体 。 它们 以很高的速 度离开表 面 ， 同时对表 面有一个反 作用 压力而激励超 声 。 在样 品的另一面引起正 位移的纵波脉冲 ， 烧蚀激励超 声的 效率较高 ， 它激励的纵波幅度比 横波幅度大 。 口 ， ‘ 样 品表 面状态对激 励超声脉冲的影 晌 在 激光 照射 下 ， 测定 了不同表 面状 态下激励的超 声脉冲的波形和幅度 ， 表 为测 量结果 。 在金属表 面涂 以漆等不同复盖层 ， 当激光 射到金属表 面外的复盖层时 ， 引起的烧蚀作用 更大 ， 因此激励的超 声脉冲幅度比 激光直接投 射到金属表面大几 倍到十几倍 ， 波 形 也要发生 一定的变化 。 占 － 一、 门 。 二 脚 。 咬名豆国雇晋 图 脉冲能 量 与波幅的关 系 刁 表 表 面状态对激励 超声脉冲的影晌 五 表面状态 表面 朱红漆 黄漆 酒精 凡士林 机油 纵彼幅度 增加倍数 增 加 数 ﹄ 净 。 。 匀︸ 口目 区‘ 八沙一 口 、，乍，几‘， 一丹 只上， 材料中人工缺 陷对超声脉冲的影晌 图 为一组具有不同人工 缺陷的样品 、 不同激光投射点和接收位置得到的激光超 声 脉 波 形 照片 。 与无缺陷材料 中激光超 声波 形相比 ， 波形的 变化是非常 明显的 。 这是 由于缺陷的存 在改变了激光激励的边界条件 ， 也使点 声源发射的声波 传播到探收器的声程发生 了变化 ， 入 冬