在精密机械加工、薄膜材料生产、微系统和微电子制造等产业中,材料表面微裂纹的产生和生长很大程度上直接影响材料的特性和产品的最终性能。因此,实现材料表面微裂纹的无损检测具有重要意义。作为一种新兴的超声检测技术,激光声表面波技术在检测和分析样品的表层特性方面具有独特优势。本文从研究声表面波的传播理论出发,通过有限元仿真模拟波在具有微裂纹样品表面的传播情况,设计并搭建了具有差分配置的干涉仪法检测声表面波系统,实现了单一介质和分层介质中微裂纹信息的测量。本文完成的主要工作如下:一、结合弹性理论、波传播理论、时频域信号分析等,推导了在不同边界条件下,声表面波在各向同性和各向异性的单一介质中的传播方程,建立了对应的计算模型;推导了声表面波在薄膜材料和分层介质材料中的计算模型,研究了表层材料密度和杨氏模量对波传播色散特性的影响。二、建立脉冲激光激发声表面波的仿真模型,研究了不同脉冲宽度、透射系数和散射系数等激光参数对激发波的影响;建立了基于位移函数的声表面波包络和带宽的数学模型,更为真实地反映波在具有单一裂纹和复数裂纹的金属样品表面的传播情况;对仿真结果进行编程计算,绘制时频域曲线,为实验提供理论指导,同时与实验结果相互验证。三、设计并搭建了具有差分配置的干涉仪法检测声表面波系统。对经典迈克尔逊干涉仪系统进行了改进,使其能够精确地检测微弱的声表面波信号;分析了系统的检测原理,研究了系统光学结构搭建和光路校准的技术要点。搭建的新型检测系统提高了整个测量系统的信噪比和稳定性,进而提高了对表面微裂纹的测量分辨率。四、应用搭建的激光声表面波检测系统,测量了金属材料和非金属样品表面的单一裂纹,根据声表面波峰峰值的变化,获取裂纹的位置、宽度等信息,提出应用于微裂纹形貌检测的双光束扫描法;测量了薄膜样品的表面裂纹并进行了分析;测量了分层材料上的微裂纹,同时对其杨氏模量进行了计算。将测量结果与商用仪器的测量结果进行对比,验证了测量的可靠性。