马 健，赵 扬，周凤艳，孙继华

(1.山东省科学院激光研究所，济南250014;2.山东省汽车工业集团有限公司，济南250011)

引 言

激光超声的产生分为热弹和烧蚀两种机理。通常为了获得较大幅值的超声波信号，在工件表面损伤程度不明显的情况下，采用烧蚀机理［1-2］。烧蚀机理具体描述为:当脉冲激光的功率密度大于材料的损伤阈值时，材料表面受辐照处吸收激光的能量迅速升温并汽化，部分原子电离出电子形成等离子体，气体(含等离子体)继续吸收脉冲激光转化的热能急剧膨胀，瞬间爆炸产生冲击波。该冲击波能够在材料中产生纵波［3］、横波和表面波［4-5］。

激光超声纵波测厚具有非接触、适合各种材料各种曲面的检测等优点，在板材、管材的工业生产中有着广泛的应用前景。其原理为根据超声波信号的两个峰值对应的时间差和纵波速度求出工件的厚度，希望获得幅值较大的超声波信号，以实现时间差的多次平均。一方面，在线弹性范围内，纵波幅值的提高可通过提高冲击波激励源的幅值来实现，可使用以下方法:在受辐照材料表面增加约束层［6］(激光超声检测时常使用涂抹水或黑色涂料的方式来实现约束层的增加)和提高激光的单脉冲能量。工业现场应用时，尤其在热态钢管的生产检测过程中，施加约束层难以实现。此外，激光单脉冲能量的提高需要消耗更多能量，从环保经济的角度来看并不划算。这就需要考虑有效增加激光超声信号幅值的其它方面。……