裂纹、孔隙等部件的常见缺陷很容易产生在铸锻成型、机械加工、焊接、热处理等加工制造阶段，以及承受各种声负荷的服务阶段。缺陷对产品负荷极限、使用寿命等性能参数，特别是锅炉、压力容器、航空航天部件、高速铁路转向架、车轮等高可靠性的关键重要设备部件，必须尽量避免减少整个生命周期的缺陷，确保设备的安全可靠服务。

　　因此，发现一种能够检测缺陷并进一步警告材料结构安全的无损检测方法一直是国内外研究的热点。激光超声波无损检测技术由于其无损、非接触、快速、准确的无损检测能力，近年来引起了许多科研和工程技术人员的高度关注。

　　激光超声检测技术简介

　　激光超声作为一种新兴的多学科交叉超声无损检测技术，可以对部件缺陷和残余应力进行无损检测，是目前最有前途的残余应力无损检测技术之一。

　　激光是上世纪60年代的一项伟大发明，具有单色性好、能量集中、方向性强等特点。

　　人们对激光的研究和应用非常广泛，其中对激光与材料相互作用后产生的热学、力学和电磁学的研究促进了研究人员发现激光可以刺激超声波的现象。当激光照射金属表面或非金属材料时，介质吸收激光能量转化为热能，在介质表面形成不均匀的温度场，导致材料热膨胀，因为热膨胀区域周围的介质，因此会形成应力场，由于应力平衡的需要，应力分布通过临时超声脉冲传播，即构成超声波。

　　自1963年，R.M.当White发现脉冲光辐射固体材料表面时，它会在样品表面刺激低于激光频率的声表面波。到目前为止，许多学者已经对这一主题进行了大量的研究。

　　激光超声技术利用激光脉冲辐照材料表面，由于热弹性效应产生应力脉冲，应力脉冲通过超声反射、透射或衰减表征缺陷，获得工件信息和缺陷表征，如工件厚度、内表面缺陷、材料参数等。

　　与目前广泛使用的超声波检测技术相比，激光超声波检测技术在飞机材料和结构检测中具有明显的特点和优势，如非接触检测和高检测精度，可以在较大的距离和视角范围内检测复杂的表面结构表面。

　　激光超声检测技术简介

　　激光超声检测技术主要是电学检测和光学检测，其中电学检测可分为接触式和非接触式。光学检测规则包括非干预法和干预法。

　　1、电学检测法

　　电学检测方法根据是否与被测样品接触，可分为接触式和非接触式两种类型。

　　接触式主要采用压电换能器(PAT)，利用压电晶体、压电陶瓷、压电膜等材料将超声信号转换为电信号。为了显著提高能量传输效率，通过耦合剂将传感器与样品联系起来。随着19世纪末压电材料的兴起，该方法在超声检测中得到了广泛的应用。

　　非接触式检测方法包括电容式传感器和电磁声传感器。电气检测方法相对成熟，灵敏度高，价格适中。它是目前工业生产中常用的无损检测方法。缺点是在检查过程中应与被测物体的表面非常接近或相互接触，否则很难监测超声波。

　　2、光学检测法

　　光学检测包括非干预法和干预法。非干预法中使用的检测技术包括光反射技术、光偏移技术和光衍射技术。干预规则包括外差干涉仪和共焦F-P干涉仪。

　　2.1干预法

　　当声波在金属表面传播或到达金属表面时，通常会产生位移，导致光束频率和相位调制。

　　干涉仪的类型大致可以分为两种类型。第一种是零差干涉仪。其原理是检测和参考光束本身不在同一光路上，而是通过镜面反射返回。因此，这种干涉仪对被测金属表面有较高的要求。如果被测金属表面为镜面，则该干涉仪的光学灵敏度最高，但在实际检测过程中，由于外部振动的影响，很难保证干涉仪的静态相位差始终为零，这将降低干涉仪的灵敏度。参考臂中的反射镜可以通过压电陶瓷控制，参考臂的长度可以通过闭环控制，静态相位差可以保持为固定值。

　　二是外差干涉仪。外差干涉仪能很好地处理干涉仪抗干扰性差的弱点。

　　然而，这两种方法都需要金属描述。必须进行镜面发射。这在一定程度上极大地限制了被测对象的类型，在实际检查中难以使用。为了有效避免这种情况的限制，可以使用延迟干涉仪F—P干涉仪等方法对物体表面的要求较低。

　　2.2非干预法

　　非干预方法是将超声信号分配到光强信号中，因此光电探测器可以直接检测，通常使用超声到金属描述或样品表面形状，反射率会改变，导致折射光位置和强度变化，从而实现无损检测。常用的方法包括光衍射技术和光偏移技术。

　　激光超声检测在航天工业中的应用

　　由于激光超声检测技术具有突出的优点，常用于楔形结构、转角结构、V型结构、T型结构、蜂窝夹层结构等复杂的几何结构，海外在航天工业等领域具有良好的应用效果。

　　1、检查高温大曲面复合材料平板

　　是激光超声检测曲面复合材料平板的原理图。检验材料的外观温度为1400℃，厚度为2.24mm，尺寸为254mm×254mm生成C-Scan扫描图像，可以直观分析内部缺陷，使曲面物体的检测更容易。

　　2、复合构件涂层的监控和控制系统

　　可监测涂层的变化，及时发现影响飞行的一些变化，使事故处于萌芽状态。

　　3、用于检测环氧树脂机身平板、机舱平板、方向舵、尾翼等飞机部件。

　　此外，它还广泛应用于其他领域：它可以监控产品的生产过程。例如，激光脉冲的时间间隔可以在线测量钢管的厚度，可以显著提高生产速度和钢材产量;还可以在线测量材料的弹性应力，以便监控产品的质量和性能，降低成本。目前，我国该技术仍处于实验室研究阶段，工业生产尚未大规模投入使用。

　　激光超声检测的经济效益

　　目前，虽然传统的多路超声系统扫描速度比激光超声系统快，但准备时间(刮涂、定位、模拟)长，激光超声检测不需要准确的卡定位，准备工作可以在几分钟内完成。如果考虑到相对平坦的部件，激光超声系统并不占主导地位。然而，一旦需要大量的手动操作，如宽客机墙板或机翼的复杂结构，激光超声系统非常有竞争力，节省时间和金钱。

　　在洛克希德·马丁航空公司，只有F–22和F–在35个项目中，激光超声技术的应用比传统超声技术节省了数亿美元的资金和劳动力成本。2000年6月至2006年5月1日，洛克希德·马丁用Laserut系统检查了1.3万多个部件。虽然复合材料的生产量几乎增加了10倍，但从事复合材料NDT的人员数量并没有改变。目前，激光超声系统具有很高的可靠性和稳定性，全年只需2~3天。

　　对于商用飞机的制造，大部分部件都非常大，相对光滑，因此传统的多路超声技术更为适用。然而，对于相对较大的复杂部件，需要分析整个检查周期的时间。如果考虑到不同部件的操作灵活性和更多