無損檢測是科學(xué)研究、材料性能檢測、產(chǎn)品質(zhì)量控制不可或缺的手段。作為無損檢測技術(shù)的新發(fā)展——光聲技術(shù),由于其具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、簡單可靠等特點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于材料成分分析、材料光學(xué)、熱學(xué)、結(jié)構(gòu)、彈性性能檢測等領(lǐng)域,是目前無損檢測技術(shù)研究的熱點(diǎn)。本文基于壓電檢測方法,開展基于壓電檢測的光聲技術(shù)（光聲壓電技術(shù)、掃描光聲顯微鏡技術(shù)、光聲譜技術(shù)）的系列研究,對材料熱學(xué)特性、光吸收特性進(jìn)行光聲無損表征,發(fā)展了基于壓電檢測的光聲技術(shù),拓展了其應(yīng)用范圍。首先,開展了光聲壓電技術(shù)及材料熱擴(kuò)散率檢測研究,實(shí)現(xiàn)了材料熱擴(kuò)散率光聲表征,具體工作包括以下幾方面:1、開展了簡化熱彈頻域傳統(tǒng)光聲壓電技術(shù)對材料熱擴(kuò)散率測量的應(yīng)用研究,得到了技術(shù)適用范圍。通過對金屬（紫銅、鋁）、復(fù)合材料（釔鋁石榴石）熱擴(kuò)散率檢測研究,表明頻域傳統(tǒng)光聲壓電技術(shù)可對彈性性能較強(qiáng)的材料進(jìn)行有效測量,而對振動(dòng)易受到壓電換能器影響的薄材料、軟材料則無法適用。2、建立了時(shí)域光聲壓電熱擴(kuò)散率檢測理論,簡化了測試系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)了材料熱擴(kuò)散率快速測量。利用傅里葉變換、基于簡化熱彈頻域傳統(tǒng)光聲壓電理論,建立了時(shí)域光聲壓電理論,并成功應(yīng)用于金屬材料（紫銅、... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1分子受激變化過程

第二章 光聲壓電技術(shù)及材料熱擴(kuò)散率檢測研究 光功率致使光聲信號(hào)信噪比較低，因此實(shí)驗(yàn)中要求激光功率在滿足一定光聲信號(hào)信噪比條件下越小越好。光聲壓電技術(shù)測量材料熱擴(kuò)散率的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖 2-2 所示，樣品和 PZT 壓電換能器良好粘合，光源為氬離子激光器（波長：514 nm，功率：200 mw），激光經(jīng)聲光調(diào)制器強(qiáng)度調(diào)制后入射到樣品表面，樣品吸收入射光光能而產(chǎn)生熱波；由于熱彈效應(yīng)，熱波導(dǎo)致聲波的產(chǎn)生，熱波在樣品中很快被衰減，而聲波被粘貼在樣品背面的 PZT 壓電換能器(直徑：18.2 mm，厚度：0.2 mm)接收并轉(zhuǎn)換為壓電信號(hào)；壓電信號(hào)被鎖相放大器采集并處理，計(jì)算機(jī)處理鎖相放大器采集的數(shù)據(jù)并通過與理論擬合得到樣品的熱擴(kuò)散率。函數(shù)發(fā)生器提供聲光調(diào)制器的調(diào)制信號(hào)，同時(shí)提供同頻的參考信號(hào)給鎖相放大器，測試在室溫下進(jìn)行。

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文 檢測均采用光聲壓電相頻關(guān)系進(jìn)行擬合計(jì)算[156]。為確定實(shí)驗(yàn)曲線與理論曲線的一致性程度，定義兩條曲線間方差為[157]：exp 2121( )var( )Nthi iiNthii （2-23）其中：expi 是實(shí)驗(yàn)所測相位，thi 是理論相位， N 是實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)數(shù)。Var越小，則表明實(shí)驗(yàn)曲線與理論曲線一致性越好。從圖 2-3(b)及表 2-1 可看出，兩種樣品的相頻曲線擬合一致性參數(shù) Var 都很小，表明擬合很好，且測量所得熱擴(kuò)散率相對誤差都在 3%以內(nèi)，其他測量方法正確度為 5%-10%，這表明頻域光聲壓電技術(shù)能夠較準(zhǔn)確的測量金屬材料熱擴(kuò)散率[156]。


本文編號(hào)：2977727