無損檢測是科學研究、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、靈敏度高、簡單可靠等特點,因此廣泛應用于材料成分分析、材料光學、熱學、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。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,對材料熱學特性、光吸收特性進行光聲無損表征,發(fā)展了基于壓電檢測的光聲技術(shù),拓展了其應用范圍。首先,開展了光聲壓電技術(shù)及材料熱擴散率檢測研究,實現(xiàn)了材料熱擴散率光聲表征,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)對材料熱擴散率測量的應用研究,得到了技術(shù)適用范圍。通過對金屬（紫銅、鋁）、復合材料（釔鋁石榴石）熱擴散率檢測研究,表明頻域傳統(tǒng)光聲壓電技術(shù)可對彈性性能較強的材料進行有效測量,而對振動易受到壓電換能器影響的薄材料、軟材料則無法適用。2、建立了時域光聲壓電熱擴散率檢測理論,簡化了測試系統(tǒng)、實現(xiàn)了材料熱擴散率快速測量。利用傅里葉變換、基于簡化熱彈頻域傳統(tǒng)光聲壓電理論,建立了時域光聲壓電理論,并成功應用于金屬材料（紫銅、... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：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)及材料熱擴散率檢測研究 光功率致使光聲信號信噪比較低，因此實驗中要求激光功率在滿足一定光聲信號信噪比條件下越小越好。光聲壓電技術(shù)測量材料熱擴散率的實驗系統(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，熱波導致聲波的產(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；壓電信號被鎖相放大器采集并處理，計算機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散率。函數(shù)發(fā)生器提供聲光調(diào)制器的調(diào)制信號，同時提供同頻的參考信號給鎖相放大器，測試在室溫下進行。

電子科技大學博士學位論文 檢測均采用光聲壓電相頻關(guān)系進行擬合計算[156]。為確定實驗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 是實驗所測相位，thi 是理論相位， N 是實驗所測數(shù)據(jù)數(shù)。Var越小，則表明實驗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)能夠較準確的測量金屬材料熱擴散率[156]。


本文編號：2977727