[发明专利]基于空间调制激光超声声谱的材料近表面宏微观缺陷一体化超声检测方法

权利要求书

1.一种基于空间调制激光超声声谱的材料近表面宏微观缺陷一体化超声检测方法，其特征在于：首先利用双间距光学掩模板(2)使照射到被测材料表面的高能脉冲激光束(1)形成两种周期分布的栅状激光光斑(3)，在被测材料的被测区域同时激发出第一中心频率f_a和第二中心频率f_b分别对应波长为λ_a和λ_b的第一列超声表面波(4)和第二列超声表面波(5)，再由激光超声检测单元(6)在被测材料表面一侧接收表面波信号(7)，接收到的表面波信号(7)包含第一中心频率f_a对应的前半段脉冲序列(8)和第二中心频率f_b对应的后半段脉冲序列(9)，只对接收到的后半段脉冲序列(9)进行傅里叶变换，获得空间调制激光超声声谱(10)，最后根据频谱中两种基频及其非线性混频成分的分量实现材料表面宏微观缺陷的超声一体化检测，其中两种基频的中心频率分别为f_a和f_b，非线性混频成分的中心频率分别为f_b+f_a和f_b-f_a。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间调制激光超声声谱的材料近表面宏微观缺陷一体化超声检测方法，其特征在于：当激光照射区域不存在宏、微观缺陷时，第一中心频率f_a和第二中心频率f_b的分别对应的第一列表面波(4)和第二列超声表面波(5)的传播不发生相互扰动和作用，因此空间调制激光超声声谱(10)中只存在第二中心频率f_b的单一特征谱峰值；

或者，当被激光照射区域存在表面或近表面裂纹宏观缺陷时，第一列表面波(4)在缺陷处的反射波信号会叠加在第二列表面波(5)在缺陷处的透射波中，因此空间调制激光超声声谱(10)中同时存在分别为第一中心频率f_a和第二中心频率f_b的两个特征谱峰值，定义两特征谱峰值比为超声的线性系数α，即α的大小随宏观缺陷尺寸的增大而增大；

或者，当被激光照射区域存在材料晶格位错和微裂纹微观缺陷时，第二列表面波(5)与第一列表面波(4)在微观缺陷处发生非线性作用，产生频率为f_b±f_a的混频信号，因此空间调制激光超声声谱(10)中同时存在f_b基频和f_b±f_a非线性混频等多个特征谱峰值，定义非线性混频谱与基频的峰值比为超声的非线性系数β，即β的大小随微观缺陷尺寸和数量的增大而增大。

3.根据权利要求1所述的一种基于空间调制激光超声声谱的材料近表面宏微观缺陷一体化超声检测方法，其特征在于：通过空间调制激光超声声谱，能够同时实现基于信号频谱特征的线性超声和非线性超声复合测量，从而实现对材料表面或近表面宏微观缺陷的跨尺度一体化超声检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于空间调制激光超声声谱的材料近表面宏微观缺陷一体化超声检测方法，其特征在于：所述高能脉冲激光束(1)为脉冲长度纳秒级的准直激光束，用于超声表面波的激发。