基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法技术

本发明专利技术提供一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法，包括：获取具有不同微孔隙结构特征的热障涂层试样的样本集；利用反射式太赫兹时域光谱系统对热障涂层试样的样本集进行太赫兹特征提取；对热障涂层试样分别进行微孔隙结构特征提取；建立支持向量机模型，并采用上述特征对支持向量机模型进行训练，通过支持向量机模型实现热障涂层微孔隙结构特征的表征。本发明专利技术采用太赫兹波对热障涂层进行太赫兹特征提取，易于在线、非接触、无损伤、非电离、可定量地检测被测试样的信号，方法简便可行；本发明专利技术采用支持向量机模型，对于小样本数据具有很好的回归能力和泛化能力，且能避免陷入过拟合，适用于各种实际应用。

Characterization of microporous structure of thermal barrier coating based on terahertz spectroscopy

【技术实现步骤摘要】
基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法
本专利技术涉及热障涂层微孔隙结构特征表征方法，更具体的涉及一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法。
技术介绍
航空发动机技术被称为高端制造业领域“皇冠上的明珠”，是世界各国竞相追逐的焦点技术，目前只有中、美、俄、法、英等少数国家可以进行独立自主研发。随着航空发动机技术的不断高速发展，航空发动机的推重比也不断提高，这也给发动机热端部件的耐高温侵蚀性能提出了更高的要求。以美国的前四代战斗机的推重比为例，推重比从不足2到现在超过10，燃气涡轮的进口温度已经超过1988K，纵然使用最有效的冷却结构技术，先进高温合金材料的极限温度仍远无法承受发动机涡轮叶片表面如此高的温度，上个世纪五十年代美国国家航空航天局(NASA)最早提出在高温合金部件表面沉积一层热障涂层可以起到有效保护基体的作用。热障涂层在如此严苛的环境中服役时面临各种严峻挑战，甚至会发生提前失效。评价热障涂层性能的指标有很多，其中陶瓷层内部微孔隙结构特征作为影响热障涂层服役性能最重要的性能指标，直接影响热障涂层包括弹性模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：通过调整热障涂层制备工艺参数获取具有不同微孔隙结构特征的热障涂层试样的样本集；/n步骤S2：利用反射式太赫兹时域光谱系统对所述步骤S1中的热障涂层试样的样本集进行太赫兹特征提取；/n步骤S3：对样本集中的具有不同微孔隙结构特征的热障涂层试样分别进行微孔隙结构特征提取，所述微孔隙结构特征包括隙率，孔洞和裂隙的比例以及孔的尺寸大小；/n步骤S4：建立支持向量机模型，并采用所述步骤S2中的太赫兹特征和所述步骤S3中的微孔隙结构特征对支持向量机模型进行训练，通过支持向量机模型实现热障涂层微孔隙结构特征的表征。/...

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法，其特征在于，包括：
步骤S1：通过调整热障涂层制备工艺参数获取具有不同微孔隙结构特征的热障涂层试样的样本集；
步骤S2：利用反射式太赫兹时域光谱系统对所述步骤S1中的热障涂层试样的样本集进行太赫兹特征提取；
步骤S3：对样本集中的具有不同微孔隙结构特征的热障涂层试样分别进行微孔隙结构特征提取，所述微孔隙结构特征包括隙率，孔洞和裂隙的比例以及孔的尺寸大小；
步骤S4：建立支持向量机模型，并采用所述步骤S2中的太赫兹特征和所述步骤S3中的微孔隙结构特征对支持向量机模型进行训练，通过支持向量机模型实现热障涂层微孔隙结构特征的表征。


2.根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法，其特征在于，所述太赫兹特征的数量为4-8个。


3.根据权利要求1所述的基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法，其特征在于，所述太赫兹特征包括第一、第二、第三、第四和第五太赫兹特征，所述步骤S2包括：
步骤S21：利用太赫兹时域光谱系统，分别获取样本集的所有热障涂层试样所对应的多个样本反射式时域信号Gsample和标准参考试样的参考反射式时域信号Greference，随后利用主成分分析法对所述多个样本反射式时域信号Gsample的各个样本反射式时域信号进行降维处理，选取累计贡献率之和超过95％的主成分作为第一太赫兹特征；
步骤S22：通过傅里叶变换对所述步骤S21的多个样本反射式时域信号Gsample和参考反射式时域信号Greference进行傅里叶变换，分别获得多个样本反射式频谱信号Fsample和单个参考反射式频谱信号Freference，随后利用主成分分析法对多个样本反射式频谱信号Fsample进行降维处理，选取累计贡献率之和超过95％的主成分作为第二太赫兹特征；
步骤S23：根据所述步骤S22中的多个样本反射式频谱信号Fsample和单个参考反射式频谱信号Freference，获得样本有效反射率信号Rsample，随后利用主成分分析法对样本有效反射率信号Rsample进行降维处理，选取累计贡献率之和超过95％的主成分作为第三太赫兹特征；
步骤S24：提取各个样本反射式时域信号Gsample中的第一个反射波形的第一个峰的强度值H1-sample来计算样本反射能量，提取参考反射式时域信号Greference中的第一个反射波形的第一个峰的强度值H1-reference来计算参考反射能量，根据所述样本反射能量和参考反射能量来计算有效折射率n，采用有效折射率n作为第四太赫兹特征；
步骤S25：分别提取样本反射式时域信号Gsample的第二和第三个反射波形的波峰与波谷之间的时间差Δt2和Δt3，结合参考反射式时域信号Greference的第一个反射波形的波峰与波谷之间的时间差Δtreference，得到第二和第三相对展宽比，作为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫泽，叶东东，周海婷，黄继波，方焕杰，李元军，轩福贞，涂善东，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31