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第1章 激光超声概述 1

1.1 超声 1

1.1.1 超声的压电激发和接收 2

1.1.2 压电换能器的缺点 2

1.1.3 非接触式换能器 3

1.2 激光 4

1.2.1 激光基本原理 4

1.2.2 激光的特性和参数 5

1.2.3 超声中常用激光光源 7

1.3 激光超声 9

第2章 固体中的超声波 11

2.1 无界固体中的超声体波 11

2.2 有界固体中的超声导波 12

2.2.1 声表面波 13

2.2.2 板中的导波 15

参考文献 23

第3章 超声的激光激发 24

3.1 激光的吸收 24

3.2 激光辐照下的温度场分布 26

3.2.1 金属中的温度场 26

3.2.2 非金属中的温度场 28

3.3 激光辐照下的力源 29

3.3.1 热弹应力 29

3.3.2 其他效应 33

3.4 激光辐照下的超声场及其方向性 35

3.4.1 热弹性机制下超声场及其方向性 35

3.4.2 融蚀机制下的超声场及其方向性 40

3.5 超声的激光激发方式 45

3.5.1 时空调制的激光阵列源 45

3.5.2 表面约束 48

参考文献 51

第4章 激光超声理论及模拟方法 53

4.1 激光激发超声及其传播理论 53

4.1.1 线性热弹性方程 53

4.1.2 均匀各向同性固体中激光激发超声波的物理模型 55

4.2 有限元法 57

4.2.1 热弹耦合问题的有限元方程 57

4.2.2 热弹性有限元方程的求解 61

4.2.3 均匀各向同性固体中的激光超声波 64

4.2.4 涂层（薄膜）/基底系统中的激光声表面波 66

4.3 双积分变换法 68

4.4 传递矩阵法 71

4.4.1 激光辐照均匀各向同性多层平板的控制方程 71

4.4.2 层状板中的传递关系 73

4.4.3 无限半空间上多层板结构中的传递关系 74

4.4.4 瞬态响应 74

4.4.5 多层平板中的激光超声波 74

4.5 正交模态展开法 76

4.5.1 正交各向同性薄板中激光激发的Lamb波 77

4.5.2 改进的正交模态展开法 78

参考文献 82

第5章 超声的光学探测技术 84

5.1 强度调制技术 84

5.1.1 泵浦—探针技术 85

5.1.2 光偏转技术 86

5.2 相位/频率调制技术 89

5.2.1 参考光干涉测试技术 90

5.2.2 自参考干涉技术 95

参考文献 100

第6章 激光超声的应用 102

6.1 厚度测量 103

6.2 力学性质表征 104

6.2.1 体材料弹性常数测量 104

6.2.2 薄膜力学性质表征 109

6.3 晶粒尺寸的激光超声检测 114

6.4 相变过程的激光超声监测 116

6.5 缺陷的激光超声检测 118

6.5.1 脉冲回波法与投捕法 118

6.5.2 时间飞行散射法 119

6.5.3 扫描激光源法 126

6.5.4 光热调制辅助的激光超声法 129

6.5.5 非线性混频激光超声方法 136

参考文献 138

结束语 142

参考文献 143