为了探讨热弹激光超声的激励机制及其在缺陷检测中的应用, 采用有限元分析法对材料中的温度场及应力场进行了计算。阐述了脉冲激光辐照材料的理论基础, 将脉冲激光加载于工件表面, 同时考虑对流和辐射换热边界条件, 分析了材料中的温度场; 基于热固耦合, 将温度场加载于应力场分析过程中, 讨论了热弹机制下纵波声场和横波声场的指向性分布, 并通过模拟热弹超声波在含有缺陷工件中的传播过程, 获得了缺陷回波信号; 搭建了一套热弹激光超声检测系统, 以实现表面裂纹深度的测量, 通过有限元分析和实验验证, 获得了反射系数与裂纹深度的关系。结果表明, 反射系数随裂纹深度的增加而增大, 使用直径1mm的激光光斑检测深度小于3mm的裂纹, 当裂纹深度大于2.2mm时, 反射系数的增长趋势变缓。此有限元分析结果能为热弹激光超声在缺陷检测中的应用提供参考和依据。

为解决微电子机械系统(MEMS)器件三维尺寸高精度测量的难题，研制了一种适用于微纳米三坐标测量机的新型高精度三维接触触发式探头。该探头只用了一个基于四象限感测器的二维角度传感器即可同时实现对测球三维运动的高精度感测。介绍了探头的结构和原理，建立了探头的灵敏度模型和刚度模型，用最优化方法得出了探头结构参数的最优解。对探头的刚度、感测范围、灵敏度、稳定性及触发重复性等性能指标进行了测试。实验结果表明：探头的刚度在三轴方向基本相同 , 约为 1 mN/μm；允许触碰范围超过 12 μm；灵敏度大于 0.5 mV/nm；在恒温环境 (20±0.025)℃下，1.3 h内的位移漂移量约为 20 nm；触发测量重复性小于 40 nm(K=2)。该探头具有精度高、测力小、体积小、成本低、装调方便等优点，可被用于微纳米三坐标测量机。