文 献 综 述
1研究背景与意义
无损检测是在不损害或不影响被检测对象使用性能以及不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的变化，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法[1]。使用无损检测和评估技术确定材料和组件中的缺陷已广泛应用于许多工业领域。运输工具（如飞机，火车和渡轮）的安全运行需要对相关零部件进行检查，极大的降低了事故的发生率。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。
超声检测作为常用的无损检测方法之一，通过分析材料内部结构以及材料的声学特性对超声信号传播产生的影响来实现材料内外部缺陷的检测[2]。超声检测具有检测能力强、操作安全及成本低等优点，但传统的超声检测都是采用接触式压电换能器收发信号，必须接触被检对象，对检测环境要求严格，不易实现自动化检测。所以，可以考虑使用激光超声检测技术。一般情况，激光超声技术利用短脉冲激光在材料内部激发超声[3]，通过接触式或非接触式方法测量超声波引起的表面位移、表面速度的变化来实现超声波的检测。与传统超声相比，激光超声具有非接触、多模式、宽频带等特点。
激光超声波的空间分辨率取决于表面上生成和检测激光的光斑大小，可能不足以检测小的缺陷和深层的缺陷。这就需要一些信号处理方法来提高检测能力。合成孔径聚焦技术（SAFT）是七十年代由合成孔径雷达发展起来的一种技术，主要分数据采集存储和图像重组两步[4]。而后，这种方法已被改进并应用于激光超声成像[5]。将SAFT技术应用到激光检测技术可以应用小尺度换能器及比较低的工作频率, 来获得方位的高分辨率,在图像重建过程中,易于应用各种图像处理技术以提高图像清晰度及信噪比。
结合以上背景，基于激光超声SAFT技术对金属材料缺陷进行成像，为现代工业等领域的实际应用提供理论基础。
2 国内外研究历程和发展
2.1基于激光超声技术的缺陷检测的发展
因为激光超声技术可以对形状复杂的样品进行无损检测，一直备受关注，为激光超声在无损检测方面提供理论基础。 Ramsden[6]、Bunkin[7]和 Stegman[8]分别于 1964 年、1969 年和 1973 年观察到光强大的激光在固体中激发产生的爆炸波和在大气中激发产生的燃烧波，都是会随着距离和时间的增加而幅值衰变的声波。1982年，Dewhurst[9]及Hutchins[10]等在激光器工作于热弹效应功率下时，实现了对超声波的定量测量，奠定了在热弹条件下激发弹性波的理论基础。在2000年，Kromine[11]等提出了扫描激光源方法，提高了对微裂纹的检测能力。随后，Yan[12]等提出利用激光辐照的热弹效应可以使裂纹发生局部闭合，提高了声表面波对裂纹的检测能力。Zhao[13]等采用激光－电磁超声的方法,利用具有热弹机制的横波对内部缺陷进行检测，并根据横波信号确定缺陷位置。在2018年，Li[14]等通过搭建激光超声检测平台，利用点光源激发横波信号，完成对圆管型螺纹构件的B-scan成像，实现缺陷定位。
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