激光超声无损检测

1、激光超声探测技术概述

• 原理：利用高能脉冲激光束照射材料表面，激光能量转化为热能使材料局部膨胀产生超声波；超声波在材料内部以横波和纵波形式传播，其传播特性受材料内部结构影响；通过另一激光或传感器探测超声波信号，分析信号评估材料内部特性。
• 优势：非接触测量，无损检测敏感或不易接触物体，适用于航空航天、古董艺术品检测等；高精度、高灵敏度，可在极小区域进行精确缺陷检测和结构分析，用于半导体制造等领域；适应性强，能在极端环境下工作，适用于能源生产等行业；快速实时，可实现实时监控，提高生产效率。
• 应用领域：在现代工业和医疗领域应用广泛，如肿瘤诊断，尤其是乳腺癌筛查，能清晰显示肿瘤边界。
• 面临的挑战：信号幅度小，易被背景噪声掩盖，需高灵敏度探测设备；高频信号衰减快，影响探测深度和效果，对探测器高频测量灵敏度要求高；探测器阵列化、小型化困难，高精度阵列探测系统复杂且成本高昂。

2、激光超声测量

• 优异性能：优化了高频段噪声性能，采用低噪声高性能高功率激光器，噪声底部低于 1pm/√Hz ，能探测小于 1 纳米的微弱高频振动信号，可在时域测量纳米以下振动信号，频域精确测试 DC 到 25MHz 的振动信号，如图1所示。
• 高精度同步：能接收内部或外部时钟信号，同步精度优于 20 纳秒，保证信号捕捉时间精确性，提高信号可靠性和有效性。
• 多次平均技术：软件支持多次平均技术，减少随机噪声影响，提高微弱信号检测能力和系统抗干扰能力，可清晰观察微弱信号特征，如图2所示。
• 芯片化优势：基于挚感光子专利集成光学芯片，将多种光路集成在单个光电芯片上，减小测振仪体积功耗和批量化成本，为生成检测图像提供可能，未来可提高成像速度和分辨率，保证系统低成本、小体积功耗，适用于微结构分析等高精度成像场景。