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石英载物台超声换能器工作原理

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:载物台是用既透声也透光的熔凝石英块制成的,超声换能器置于载物台的左下方,可发射频率为30~500MHz的连续平面声波。适合于激光扫描声显微镜检测的试件是简单的平板和盘,但如果用水槽代替石英台,试件放在水槽中,换能器放在试件下方、塑料覆形片放在试件上方,用一特殊夹具使物件在换能器和覆形片之间移动,此法也能检测复杂形状和大的试件。

石英载物台超声换能器工作原理

激光扫描声显微镜检测以透射方式工作。其基本工作原理如图3.6-1所示。载物台是用既透声也透光的熔凝石英块制成的,超声换能器置于载物台的左下方,可发射频率为30~500MHz的连续平面声波。将大小可贴合到载物台上的试件用水作为声耦合剂放在石英块的顶部,再在试件上表面用水作为耦合剂覆上特殊的覆形片,入射声波与试件内声不连续性相互作用后射到覆形片上。该片是厚约6mm、底面镀金的透光塑料片,镀金层在声场中所受的畸变准确地遵循入射波的幅度和相位,畸变幅度相当小,起伏的峰-峰值不大于10-8cm。用于扫描的He-Ne激光束从上面射向覆形片,扫描这小的镀金面,激光束从镀金层反射到光探测器,扫描所得图像经处理后传送到显示器,显示出试件扫描区的声幅度型图像。

激光扫描声显微镜除以上述声幅度图方式工作外,还可以按声干涉图方式工作。用换能器的激励信号作为参考信号,可形成干涉条纹叠加在声图像上,对于等厚度的均质平试件,由于声速相同、声传播经历时间相同,在显示器的荧光屏上干涉图呈现为一系列黑白相间的垂直条纹,条纹的间距可作为声速的量度。在试件的局部非均质区,速度的变化使声的传播与相邻区不再同相,这将使相应部位条纹产生弯曲,向左或向右,对应的声速与邻区相比更低或更高,通过这些条纹位移的测量,可对非均质性作出定量评估。从实用的观点,这种工作方式可使观测低对比的差异变得容易些,可参阅本篇声成像检测部分内容。

激光扫描声显微镜如图3.6-1所示,除可获得声图像外,同时还可获得试件的相应光学图像,这是由照射在试件表面上的扫描激光束产生的,对于操作者来说,光学图像可用做试件的参考视图,以查看试件的定位情况,这也是非常有用的。

适合于激光扫描声显微镜检测的试件是简单的平板和盘,但如果用水槽代替石英台,试件放在水槽中,换能器放在试件下方、塑料覆形片放在试件上方,用一特殊夹具使物件在换能器和覆形片之间移动,此法也能检测复杂形状和大的试件。(www.xing528.com)

此法的优点是具有实时显示能力,可用来观察诸如在应力作用下裂纹的扩展。此外,由于所产生的图像乃是试件整个厚度的阴影型图像,这就可对试件整个厚度进行同时观察,不过这也使此法存在不能对试件作分层观测的局限性。

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图3.6-1 激光扫描声显微镜示意图

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