本文選題：光聲效應(yīng) + 脈沖激光��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：光聲效應(yīng)是指物質(zhì)受到脈沖光或調(diào)制光作用時(shí)產(chǎn)生聲信號(hào)的現(xiàn)象,其產(chǎn)生的聲波具有頻譜寬,高空間分辨率,遠(yuǎn)距離激發(fā),抗干擾能力強(qiáng),不受檢測環(huán)境限制等特點(diǎn),因此已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)材料的無損檢測等多個(gè)領(lǐng)域。目前,對(duì)海洋的開發(fā)和利用已提高到國家戰(zhàn)略要求,脈沖激光光致聲波有望在海洋探測中發(fā)揮作用,已成為當(dāng)今科學(xué)研究中非常有意義的工作之一。首先本文對(duì)液體及固體光聲產(chǎn)生機(jī)制做了總結(jié),液體的光聲產(chǎn)生機(jī)制包括熱膨脹機(jī)制、汽化機(jī)制和介質(zhì)擊穿機(jī)制;固體的光聲產(chǎn)生機(jī)制包括熱膨脹機(jī)制和等離子體機(jī)制。本文采用了非耦合快速熱膨脹球狀模型來分析液體中熱膨脹機(jī)制產(chǎn)生聲波的情況。實(shí)驗(yàn)部分主要運(yùn)用納秒和飛秒脈沖激光研究了不同濃度鹽水以及銅、鋁、碳鋼等金屬靶材在液體環(huán)境中受到脈沖激光激發(fā)所產(chǎn)生的聲波信號(hào)情況。實(shí)驗(yàn)中通過改變激光的強(qiáng)度以及水聽器的探測位置,觀察聲波信號(hào)的變化情況,并對(duì)其做了快速傅里葉變換(FFT)以獲得信號(hào)頻譜,進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)樣品產(chǎn)生的光聲信號(hào)的強(qiáng)度都與激光強(qiáng)度成正比。其中水產(chǎn)生的光聲信號(hào)強(qiáng)度沿傳播方向上是以指數(shù)形式衰減的,且在低頻和高頻部分衰減較快。隨著光強(qiáng)的增加,光聲信號(hào)的主頻向低頻方向移動(dòng)。不同濃度的鹽水,產(chǎn)生的光聲信號(hào)頻譜存在較大差異,這主要是因?yàn)闈舛雀淖兞似涔饴曉吹慕Y(jié)構(gòu),造成了對(duì)光的不同吸收。在特定濃度下,鹽水會(huì)對(duì)激光產(chǎn)生共振吸收,使得到的光聲信號(hào)顯著增強(qiáng)。對(duì)于金屬樣品,在納秒激光激發(fā)下的光聲信號(hào)基本類似,但不同的樣品有著不同的主頻。三種金屬樣品在相同光功率的飛秒激光和納秒激光激發(fā)下所得的光聲信號(hào)存在較大差異,這說明了光聲信號(hào)不僅與激光的功率有關(guān),也與激發(fā)光源的脈寬以及峰值功率等因素相關(guān)。
[Abstract]:Photoacoustic effect refers to the phenomenon of substances by the pulse generation acoustic signal light or light modulation effect, the acoustic wave generated with wide spectrum, high spatial resolution, remote excitation, strong anti-interference ability, is characterized by the detection of environmental restrictions, so it has been widely used in industrial material nondestructive testing and other fields. At present, the development and utilization of the ocean has been raised to the national strategic requirements, pulsed laser induced acoustic waves are expected to play a role in ocean exploration, has become one of the very meaning of the scientific research work. Firstly, the liquid and solid photoacoustic generation mechanism is summarized, including the generating mechanism of liquid photoacoustic heat the expansion mechanism, mechanism of vaporization and dielectric breakdown mechanism; photoacoustic solid mechanism including thermal expansion mechanism and plasma mechanism. This paper uses the non coupling rapid thermal expansion spherical model to analyze the liquid The thermal expansion mechanism of sound waves. The experimental part is mainly using nanosecond and femtosecond of different concentration of salt and copper, laser pulse aluminum, steel and other metal target by the acoustic signal generated by pulsed laser excitation in the liquid environment. The experiment by changing the laser intensity and the hydrophone detection position, observe the change of acoustic signals, and the fast Fourier transform (FFT) to obtain the signal spectrum, are compared and analyzed in detail. The experimental results showed that the photoacoustic signal generated all the experimental samples are proportional to the intensity of the laser intensity. The photoacoustic signal intensity produced by water along the propagation direction is decays exponentially, and in the low and high frequency attenuation. With the increase of light intensity, frequency of photoacoustic signal shifts to the lower frequency. Different concentrations of salt, the photoacoustic signal spectrum generated in a The big difference, this is mainly because the structure concentration changed its light source, caused by the different absorption of light. In certain concentration, salt water will produce resonance absorption of laser, significantly enhanced the photoacoustic signal is obtained. The metal samples in nanosecond laser excitation photoacoustic signal similar. But different samples have different frequency. Three kinds of metal samples under the excitation of acoustic signals in the same optical power femtosecond and nanosecond laser has great differences, indicating that the photoacoustic signal is not only related to the laser power, and the excitation light pulse width and peak power and other factors.

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN241

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本文編號(hào)：1752270