脉冲CO2激光水下致声声脉冲特性的实验研究

陈清明; 程祖海; 左都罗; 朱海红; 翟冰杰; 陈钰琦

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

脉冲CO2激光水下致声声脉冲特性的实验研究

陈清明 , 程祖海 , 左都罗 , 朱海红 , 翟冰杰 , 陈钰琦

文章导航 > 激光技术 > 2006 > 30(6): 605-607

引用本文:

Citation:

脉冲CO2激光水下致声声脉冲特性的实验研究

1.
华中科技大学, 激光技术国家重点实验室, 武汉, 430074;
2.
武汉理工大学, 理学院, 武汉, 430070

作者简介: 陈清明(1973- ),女,博士研究生,讲师,主要从事强激光激发的声波的理论与实验研究..

通讯作者: 程祖海, chengzuhai@mail.hust.edu.cn ;

基金项目:
国家九七三基金资助项目(973-5132802.2)
中图分类号: O427

Experiment research of acoustic effect induced by pulsed CO2 laser in water

1.
National Laboratory of Laser Technology, Huazhang University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;
2.
School of Science, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430070, China

Corresponding author: CHENG Zu-hai, chengzuhai@mail.hust.edu.cn ;

CLC number: O427

摘要: 以分析水中的光声信号的特点为目的,采用实验的方法利用压电陶瓷球形水听器、数字存储示波器,对TEACO2脉冲激光在水中激发声波的幅度、频率等特性进行了测量,并用信号分析软件进行分析和处理。结果表明,TEACO2脉冲激光在水中产生的声信号幅度随脉冲能量增加而增大。实验中首次发现,激光声频率在100kHz以内有31kHz和62kHz两个峰值,且该两频率峰值随激光脉冲宽度增加而减小。光声信号的以上特性表明,可以通过调节激光脉冲的能量和宽度,选择或控制应用于水声通信、水下资源探测等技术的光声信号。
- 激光技术 /
- 脉冲激光致声 /
- 热弹效应 /
- 汽化效应 /
- 声脉冲幅度 /
- 声脉冲频谱
Abstract: In order to get the characteristics of laser ultrasound in water,a spherical ceramic hydrophone and a digital oscilloscope were used to receive,demonstrate and store the optoacoustic signal induced by a TEA CO2 pulsed laser.Later the digital signal was analyzed and handled with a computational software.The experimental results showed that:the amplitude of the signal increased with the laser pulse energy and the signal had frequency peaks at 31kHz and 62kHz below 100kHz.Furthermore the peak frequencies decreased when the laser pulse width increased.The above results mean that applicable laser ultrasound source with higher amplitude and lower frequency,which can be used in underwater communication and underwater detection,can be chosen and acquired by adjusting the energy and width of laser pulse.
- laser technique /
- laser acoustic effect /
- thermoelastic effect /
- evaporative effect /
- amplitude of laser sound /
- spectrum of laser ultrasound

[1]	SHAN Q,DEWHURST R J.Surface breaking fatigue crack detections using laser ultrasound[J].A P L,1993,62(21):2649～2651.
[2]	HUANG J,NAGATA Y,KRISHNASWAMY S et al.Laser based ultrasonics for flaw detection[A].IEEE 1994 Ultrasonics Symposium Proceedings[C].New York:IEEE,1994.1205～1209.
[3]	DEATON J B,MCKIE A D W,SPICER J B et al.Generation of narrow band ultrasound with a long cavity mode locked Nd:YAG laser[J].A P L,1990,56 (24):2390～2392.
[4]	WANGNER J W,DEATON J B,SPICER J B.Generation of ultrasound by repetitively Q-switching pulsed Nd:YAG laser[J].Appl Opt,1988,27(22):4696～4700.
[5]	SERGEY V E.Optoacoustics of oceans[M].Bellingham:SPIE Optical Engineering Press,1997.379～414.
[6]	QIAN M L,ZHANG W Ch,WU T Ch.Study of characteristics of ultrasound pulse thermoelastically generated by a laser pulse[J].Acta Acustica,1995,20(1):1～10(in Chinese).
[7]	MENG Zh T.The study of theory of ultrasound pulse waveform produced by laser pulse[J].Bulletin of Science and Technology,2001,17(5):38～42(in Chinese).
[8]	ZHOU B K.Principles of laser[M].4th ed,Beijing:National Defence Industry Press,2000.132～136(in Chinese).
[9]	HICKMAN G D,EDMONDS J A.Laser-acoustic measurements for remotely determining bathymetry in shallow turbid waters[J].Journal of the Acoustical Society of America,1983,73 (3):840～843.

[1]	李秋实 , 罗洪 , 胡永明 , 倪明 . 三角波形激光脉冲在液体中致声的特性分析. 激光技术, 2010, 34(3): 409-412. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.035
[2]	李洪敏 , 左军卫 , 徐健 , 徐一汀 , 彭钦军 , 许祖彦 . 脉冲激光的非相干合成技术研究. 激光技术, 2015, 39(2): 237-241. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.020
[3]	赵世杰 , 张鹏 , 张永芹 , 杨玉萍 , 邓勇 . 基于激光回馈效应的多普勒测速技术. 激光技术, 2012, 36(2): 160-164,169. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.004
[4]	徐健 , 梁勖 , 刘冬生 , 潘冰冰 , 方晓 , 罗乐 . 脉冲激光系统充电电源功率因数校正技术研究. 激光技术, 2020, 44(6): 732-737. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.015
[5]	吕雪明 , 李泽文 , 张检民 , 倪晓武 . 不同延时的组合脉冲激光致硅表面损伤研究. 激光技术, 2020, 44(6): 695-699. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.008
[6]	张翔 , 龚心弦 , 丁亚茜 , 王小音 , 金操帆 . 基于嵌入式技术的可控光纤激光脉冲光源. 激光技术, 2016, 40(5): 711-715. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.05.019
[7]	严刚 , 徐晓东 , 陆建 , 沈中华 , 倪晓武 . 激光激发源对声表面波的影响. 激光技术, 2006, 30(3): 317-319.
[8]	宗思光 , 王江安 , 蒋兴舟 , 王雨虹 . 液体激光聚焦击穿声辐射特性研究. 激光技术, 2009, 33(3): 269-272.
[9]	李隆 , 董武威 , 聂建萍 , 刘小建 , 史彭 , 许启明 . 脉冲半导体激光器端面抽运Nd:YAG晶体瞬态热分析. 激光技术, 2011, 35(1): 94-98. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.026
[10]	张令开 , 顾华东 , 郑陈琪 , 高静 , 武晓东 , 唐玉国 . 热透镜不灵敏长脉冲绿激光腔的设计与分析. 激光技术, 2011, 35(2): 167-169,181. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.007
[11]	葛成良 , 张飞舟 , 张凯 , 雒仲祥 , 童立新 . 近红外激光水面传输热晕效应缩比实验研究. 激光技术, 2022, 46(4): 516-518. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.04.012
[12]	白涛 , 吴谨 , 李明磊 , 万磊 , 李丹阳 . DRNN在激光多普勒测振仪测声系统中的应用. 激光技术, 2019, 43(1): 109-114. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.022
[13]	刘津升 , 徐振华 , 顾国庆 . 激光阵列用于改善声表面波信噪比的数值研究. 激光技术, 2011, 35(3): 403-406. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.03.030
[14]	范东洋 , 张明敏 , 彭水 . 一种水下激光声通信声源的设计方法. 激光技术, 2013, 37(3): 371-375. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.023
[15]	蔡颂 , 宋金潮 , 王遥遥 , 陈达 , 邓凯 , 汤迎红 , 李琦 . 脉冲激光烧蚀CFRP材料工艺优化. 激光技术, 2024, 48(1): 83-91. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.01.014
[16]	王晓东 , MICHALOWSKI Andreas , DAUSINGER Friedrich , 刘劲松 . 短脉冲激光微孔制备的双脉冲方法研究. 激光技术, 2009, 33(3): 283-286.
[17]	何幸锴 , 冯力天 , 沈琪皓 , 伍波 , 兰戈 , 周鼎富 . 单频脉冲光纤放大器中的SBS效应实验研究. 激光技术, 2012, 36(2): 191-193,197. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.011
[18]	郭红 , 王新兵 , 左都罗 , 陈宝锭 . 基于可调谐CO₂激光器的SF₆差分光声检测研究. 激光技术, 2018, 42(5): 593-598. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.003
[19]	宋艳 , 马世榜 , 张开飞 . 热弹激光超声激励及缺陷检测的有限元分析. 激光技术, 2021, 45(2): 246-251. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.02.021
[20]	张超 , 王滨 , 廖志烨 , 衣学斌 , 万勇 , 张伟 . 脉冲激光干扰面阵CCD成像系统的实验研究. 激光技术, 2014, 38(5): 619-622. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.009

点击查看大图

计量

文章访问数: 3559
HTML全文浏览量: 761
PDF下载量: 341
被引次数: 0

脉冲CO2激光水下致声声脉冲特性的实验研究

通讯作者: 程祖海, chengzuhai@mail.hust.edu.cn;

作者简介: 陈清明(1973- ),女,博士研究生,讲师,主要从事强激光激发的声波的理论与实验研究.

1. 华中科技大学, 激光技术国家重点实验室, 武汉, 430074;
2. 武汉理工大学, 理学院, 武汉, 430070

收稿日期: 2005-11-29
录用日期: 2006-02-21
网络出版日期: 2006-11-25

基金项目: 国家九七三基金资助项目(973-5132802.2)

关键词:

摘要: 以分析水中的光声信号的特点为目的,采用实验的方法利用压电陶瓷球形水听器、数字存储示波器,对TEACO2脉冲激光在水中激发声波的幅度、频率等特性进行了测量,并用信号分析软件进行分析和处理。结果表明,TEACO2脉冲激光在水中产生的声信号幅度随脉冲能量增加而增大。实验中首次发现,激光声频率在100kHz以内有31kHz和62kHz两个峰值,且该两频率峰值随激光脉冲宽度增加而减小。光声信号的以上特性表明,可以通过调节激光脉冲的能量和宽度,选择或控制应用于水声通信、水下资源探测等技术的光声信号。