工件几何形状不规则或材料性质非均匀时，易发生局部应力突变，导致工件产生裂纹。利用传统的超声检测技术（如超声投捕法）对这种早期裂纹进行检测时，由于裂纹尺寸很小以及工件表面其他的散射物（如表面突起、凹槽和腐蚀坑等）对声波的影响，从而难以有效分辨微裂纹。搭建了基于激光超声投捕法的表面缺陷光学检测系统，超声信号由激光线源激发，光偏转差分法探测。对比了传统投捕法、扫描激光源法与扫描加热源法对表面含有突起和微裂纹的样品进行扫描检测的结果。投捕法对信号信噪比要求较高、可靠性较差。扫描激光源法能检测两种缺陷但不能将微裂纹识别出来。扫描加热源法利用微裂纹受热膨胀易发生局部闭合的特性，可以将其与样品表面的突起加以区分。采用有限元方法，分析了裂纹尺寸变化对透射声表面波的影响。

提出了基于光热调制的激光声表面波检测疲劳裂纹的实验系统和方法，并将其用于发动机叶片疲劳裂纹的检测。NdYAG激光器产生的激光通过凸透镜聚焦在样品表面，同时用半导体激光在激发点同一位置进行光热调制，利用干涉仪在另一位置探测声表面波信号。利用精密平移台在可能的裂纹区扫描激发源和加热源，获得打开光热调制和关闭光热调制时的声表面波信号，也即不同位置处样品加热和冷却时的信号Sheat和Scool，由于光热调制产生的压应力使裂纹闭合，使Sheat产生明显的峰值变化，因此差值信号ΔS=Sheat-Scool即为疲劳裂纹闭合引起的信号变化。对叶片表面裂纹检测的实验结果表明，该方法具有较高的检测灵敏度和可靠性。

提出了利用精确测量激光激发的多种模态的超声波速来测定各向同性材料密度和二阶弹性（SOE）常数的实验系统和方法。把NdYAG激光器产生的激光聚焦成线源在样品表面不同位置激发3种模态的超声波，采用自行设计的压电陶瓷（PZT）传感器分别探测接收表面波、纵波和横波信号。利用扫描激光源技术和波形相关技术精确测算表面波波速，再根据体波传播距离和到达时间分别计算纵波和横波波速，最后根据瑞利方程和克里斯托费尔的弹性理论，计算得到材料的密度和二阶弹性参数。实验结果表明，该方法测得的铝样品的密度和二阶弹性常数C11，C44具有较高的可靠性和测量精度。