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研究激光激发的声表面波与材料近表面缺陷的振荡效应

曾伟 王海涛 田贵云 胡国星 汪文

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研究激光激发的声表面波与材料近表面缺陷的振荡效应

曾伟, 王海涛, 田贵云, 胡国星, 汪文

Research on the oscillation effect of near-surface metal defect based on laser-generated acoustic surface wave

Zeng Wei, Wang Hai-Tao, Tian Gui-Yun, Hu Guo-Xing, Wang Wen
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  • 根据激光激发声表面波的热弹运动方程及热传导方程, 采取有限元技术对方程进行求解, 得到声表面波传播波形图. 当声表面波经过近表面缺陷时, 声表面波与近表面缺陷之间产生一种振荡效应, 通过近表面缺陷的振荡波形幅值存在一个逐渐增加后又逐渐减小的过程. 当声表面波经过不同深度的近表面缺陷时, 振荡信号中心频率存在一定的变化规律. 数值仿真结果表明: 当近表面缺陷深度从0.1 mm到0.5 mm变化时, 振荡效应产生的振荡信号中心频率从0.4 MHz到0.76 MHz变化, 振荡信号中心频率与近表面缺陷深度呈近似线性关系, 这为近表面缺陷的定量检测提供了一种理论基础.
    According to the thermoelastic equations and heat conduction equations of laser-generated acoustic surface wave (SAW), the SAW propagation images are obtained by taking finite element solutions to the equations. When the SAW propagates through the aluminum plate with the near-surface defects at different depths, producing an oscillating effect between the surface acoustic wave and the near-surface defects, and then there is a gradual decrease after the gradual decrease of the oscillation waves as getting through the near-surface defect. When the SAW propagates through the aluminum plate with the near-surface defect at different depth, there is a certain variation of the center frequency of the oscillation waves. Simulation results show that, when the depth of near-surface defect changes from 0.1 to 0.5 mm, the center frequency of the oscillation signal generated by the oscillation effect changes from 0.4 to 0.76 MHz, and the center frequency of the oscillation signal is seriously attenuated with increasing width of the near-surface defect, thus providing a theoretical basis for quantitative detection of the near-surface defects.
    • 基金项目: 国家科技部国际合作项目(批准号:2011DER71080)、欧盟FP7项目“Health monitoring of offshore wind farms”(批准号:FP7-PEOPLE-2010-IRSES269202)、江苏省研究生培养创新工程(批准号:KYLX_0252)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.
    • Funds: Project supported by the FP7 project “Health Monitoring of Offshore Wind Farm (HEMOW)” (Grant No. FP7-PEOPLE-2010-IRSES), Graduate Education Innovation Project of Jiangsu Province, China (Grant No. KYLX_0252), and the Chinese Ministry of Science and International Cooperation Project (Grant No. “2011DFR71080”).
    [1]

    Zeng W, Yang X M, Wang H T, Tian G Y, Fan L 2013 Nondestr. Tes. 12 49 (in Chinese) [曾伟, 杨先明, 王海涛, 田贵云, 方凌 2013 无损检测 12 49]

    [2]

    Ding H X, Shen Z H, Li J, Zhu X F, Ni X W 2012 Acta Phys. Sin. 61 196301 (in Chinese) [丁红星, 沈中华, 李加, 祝雪丰, 倪晓武 2012 物理学报 61 196301]

    [3]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Hu G X, Yang X M, Wan M 2014 Nondestr. Tes. 36 1 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 胡国星, 杨先明, 万敏 2014 无损检测 36 1]

    [4]

    Xiao X, You X Y, Yao S Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 2428 (in Chinese) [肖夏, 尤学一, 姚素英 2007 物理学报 56 2428]

    [5]

    Xu X D, Zhang S Y, Zhang F F, Liu T Z, Wasa K 2003 Acta Acoust. 28 201 (in Chinese) [徐晓东, 张淑仪, 张飞飞, 刘天柱, Wasa K 2003 声学学报 28 201]

    [6]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Hu G X, Yang X M, Wan M 2014 Proceedings of 2014 IEEE Far East Forum on Nondestructive Evaluation/Testing: New Technology & Application 30 33

    [7]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Fan L, Wang W, Wan M, Yang X M 2014 Chinese J. Scien. Instru. 3 650 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 方凌, 汪文, 万敏, 杨先明 2014 仪器仪表学报 3 650]

    [8]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Fan L, Wang W 2014 Chinese J. Lasers 7 67 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 汪文, 王骁, 胡国星 2014 中国激光 7 67]

    [9]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Fan L, Wang W 2014 Chinese J. Lasers 5 035 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 方凌, 汪文 2014 中国激光 5 035]

    [10]

    Wang J S, Xu X D, Liu X J, Xu G C 2008 Acta Phys. Sin. 57 7765 (in Chinese) [王敬时, 徐骁东, 刘晓峻, 许钢灿 2008 物理学报 57 7765]

    [11]

    Jian X, Yan F, Edwards R S, Dixon S 2006 J. Appl. Phys. 100 064907

    [12]

    Chen Y N, Li J, Shen Z H, Jian L, Ni X W 2010 , Nondestr. Tes. Eval. 25 111.

  • [1]

    Zeng W, Yang X M, Wang H T, Tian G Y, Fan L 2013 Nondestr. Tes. 12 49 (in Chinese) [曾伟, 杨先明, 王海涛, 田贵云, 方凌 2013 无损检测 12 49]

    [2]

    Ding H X, Shen Z H, Li J, Zhu X F, Ni X W 2012 Acta Phys. Sin. 61 196301 (in Chinese) [丁红星, 沈中华, 李加, 祝雪丰, 倪晓武 2012 物理学报 61 196301]

    [3]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Hu G X, Yang X M, Wan M 2014 Nondestr. Tes. 36 1 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 胡国星, 杨先明, 万敏 2014 无损检测 36 1]

    [4]

    Xiao X, You X Y, Yao S Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 2428 (in Chinese) [肖夏, 尤学一, 姚素英 2007 物理学报 56 2428]

    [5]

    Xu X D, Zhang S Y, Zhang F F, Liu T Z, Wasa K 2003 Acta Acoust. 28 201 (in Chinese) [徐晓东, 张淑仪, 张飞飞, 刘天柱, Wasa K 2003 声学学报 28 201]

    [6]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Hu G X, Yang X M, Wan M 2014 Proceedings of 2014 IEEE Far East Forum on Nondestructive Evaluation/Testing: New Technology & Application 30 33

    [7]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Fan L, Wang W, Wan M, Yang X M 2014 Chinese J. Scien. Instru. 3 650 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 方凌, 汪文, 万敏, 杨先明 2014 仪器仪表学报 3 650]

    [8]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Fan L, Wang W 2014 Chinese J. Lasers 7 67 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 汪文, 王骁, 胡国星 2014 中国激光 7 67]

    [9]

    Zeng W, Wang H T, Tian G Y, Fan L, Wang W 2014 Chinese J. Lasers 5 035 (in Chinese) [曾伟, 王海涛, 田贵云, 方凌, 汪文 2014 中国激光 5 035]

    [10]

    Wang J S, Xu X D, Liu X J, Xu G C 2008 Acta Phys. Sin. 57 7765 (in Chinese) [王敬时, 徐骁东, 刘晓峻, 许钢灿 2008 物理学报 57 7765]

    [11]

    Jian X, Yan F, Edwards R S, Dixon S 2006 J. Appl. Phys. 100 064907

    [12]

    Chen Y N, Li J, Shen Z H, Jian L, Ni X W 2010 , Nondestr. Tes. Eval. 25 111.

  • [1] 谭自豪, 孙小伟, 宋婷, 温晓东, 刘禧萱, 刘子江. 球形复合柱表面波声子晶体的带隙特性仿真. 物理学报, 2021, 70(14): 144301. doi: 10.7498/aps.70.20210165
    [2] 秦晨, 余辉, 叶乔波, 卫欢, 江晓清. 基于绝缘体上硅的一种改进的Mach-Zehnder声光调制器. 物理学报, 2016, 65(1): 014304. doi: 10.7498/aps.65.014304
    [3] 郝娟, 周广刚, 马跃, 黄文奇, 张鹏, 卢贵武. 高温条件下Ga3PO7晶体热学及声表面波性质的理论研究. 物理学报, 2016, 65(11): 113101. doi: 10.7498/aps.65.113101
    [4] 赵文娟, 陈再高, 郭伟杰. 慢波结构爆炸发射对高功率太赫兹表面波振荡器的影响. 物理学报, 2015, 64(15): 150702. doi: 10.7498/aps.64.150702
    [5] 郭伟杰, 陈再高, 蔡利兵, 王光强, 程国新. 0.14 THz双环超材料慢波结构表面波振荡器数值研究. 物理学报, 2015, 64(7): 070702. doi: 10.7498/aps.64.070702
    [6] 陈再高, 王建国, 王玥, 张殿辉, 乔海亮. 欧姆损耗对太赫兹频段同轴表面波振荡器的影响. 物理学报, 2015, 64(7): 070703. doi: 10.7498/aps.64.070703
    [7] 王光强, 王建国, 李爽, 王雪锋, 陆希成, 宋志敏. 0.34 THz大功率过模表面波振荡器研究. 物理学报, 2015, 64(5): 050703. doi: 10.7498/aps.64.050703
    [8] 陈再高, 王建国, 王光强, 李爽, 王玥, 张殿辉, 乔海亮. 0.14太赫兹同轴表面波振荡器研究. 物理学报, 2014, 63(11): 110703. doi: 10.7498/aps.63.110703
    [9] 王光强, 王建国, 李爽, 王雪锋, 童长江, 陆希成, 郭伟杰. 0.14THz过模表面波振荡器的模式分析. 物理学报, 2013, 62(15): 150701. doi: 10.7498/aps.62.150701
    [10] 李小泽, 滕雁, 王建国, 宋志敏, 张黎军, 张余川, 叶虎. 过模结构表面波振荡器模式选择. 物理学报, 2013, 62(8): 084103. doi: 10.7498/aps.62.084103
    [11] 钱莉荣, 杨保和. ZnO薄膜/金刚石在不同激励条件下声表面波特性的计算与分析. 物理学报, 2013, 62(11): 117701. doi: 10.7498/aps.62.117701
    [12] 周振凯, 韦利明, 丰杰. ZnO/Diamond/Si结构中声表面波传播特性分析. 物理学报, 2013, 62(10): 104601. doi: 10.7498/aps.62.104601
    [13] 袁玲, 孙凯华, 崔一平, 沈中华, 倪晓武. 由于表面粗糙引起的激光声表面波色散的实验和理论研究. 物理学报, 2012, 61(1): 014210. doi: 10.7498/aps.61.014210
    [14] 王敬时, 徐晓东, 刘晓峻, 许钢灿. 利用激光超声技术研究表面微裂纹缺陷材料的低通滤波效应. 物理学报, 2008, 57(12): 7765-7769. doi: 10.7498/aps.57.7765
    [15] 杨 光, Santos Paulo V.. 磁控溅射制备ZnO薄膜及其声表面波特性. 物理学报, 2007, 56(6): 3515-3520. doi: 10.7498/aps.56.3515
    [16] 肖 夏, 尤学一, 姚素英. 表征超大规模集成电路互连纳米薄膜硬度特性的声表面波的频散特性. 物理学报, 2007, 56(4): 2428-2433. doi: 10.7498/aps.56.2428
    [17] 杨 光, P. V. Santos. 声表面波对GaAs(110)量子阱发光特性的调制. 物理学报, 2006, 55(8): 4327-4331. doi: 10.7498/aps.55.4327
    [18] 王佐卿. 声表面波在线性调频声栅上作Bragg衍射后的聚焦声场. 物理学报, 1988, 37(3): 388-395. doi: 10.7498/aps.37.388
    [19] 王佐卿, 汪承浩, 周素华. 声表面波在声栅上的反常Bragg衍射. 物理学报, 1988, 37(3): 379-387. doi: 10.7498/aps.37.379
    [20] 王佐卿, 周素华, 汪承浩. 声表面波在声栅上的Bragg衍射. 物理学报, 1983, 32(2): 156-167. doi: 10.7498/aps.32.156
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-09
  • 修回日期:  2015-01-09
  • 刊出日期:  2015-07-05

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