一种基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法技术

技术编号:30091812 阅读:27 留言:0更新日期:2021-09-18 08:53
本发明专利技术公开一种基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法,所述方法运用光强啁啾调制的聚焦激光束激励待测金属样品并在其中产生光声信号,该光声信号由耦合在样品后表面的压电换能器所探测,信号的时域特征与激励光的啁啾参数以及材料的热物理性能相关联;通过将实时监测的激励光时域信号进行傅立叶变换,并与不同热扩散率所对应的频域光声传递函数相乘得到一系列参考信号,将这些参考信号分别与测得的光声信号做相关运算,其中相关峰值最高的参考信号即为匹配滤波器,所对应的热扩散率即为测量值。本方法将信号处理与滤波和目标参数的定量测量在同一个步骤里完成,可以为材料热物理性的检测提供一种无损、定量、快速、经济的表征方法。经济的表征方法。经济的表征方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法


[0001]本专利技术涉及固体材料热物性检测领域,具体涉及一种基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率无损、快速、定量表征方法。

技术介绍

[0002]材料的热物理性质可以分为输运性质和热力学性质两类,前者指与能量和动量传递过程有关的性质,具体参数包括导热系数、热扩散率、热辐射参数(发射率、吸收率、反射率)等;后者指与热现象中物态转变和能量转换规律相关的性质,如比热、热膨胀系数等。由于热物性参数既是衡量材料能否适应具体热过程工作环境的依据,又是对特定热过程进行基础研究、分析计算和工程设计的关键,因此对材料热物性参数实现无损、快速、定量、精确地测量和表征,既可以为材料科学领域的创新研究服务,也可以为工业生产与质量监控提供保障。
[0003]光声光热技术自上世纪七十年代提出以来,至今已经发展成为无损检测与评价领域的重要分支之一。光声光热技术基于物质的光声光热效应,利用动态调制的激光在样品中激发出扩散波,并运用光学和声学的方法实现对扩散波的检测,由此来推测出样品表面、亚表面和体特征。由于其具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法,其特征在于:函数发生器(1)产生啁啾信号并调制激光器(2)使其发出光强啁啾调制的激光束,经过透反镜(3)、全反镜(4)、和聚焦透镜(5)后激励待测金属样品(6)的前表面并在其中产生光声信号,该光声信号被耦合在样品后表面的压电换能器(7)探测;经透反镜(3)分束的一小部分光被光电探测器(8)接收,实现对激励光强时域特征的实时监测;数据采集卡(9)将光声信号和激励光强时域信号采集并传送至计算机(10);计算机(11)根据实时监测的激励光强信号,并结合不同热扩散率所对应的频域光声传递函数,产生一系列参考信号;将这些参考信号分别与测得的光声信号做相关运算,其中相关峰值最高的那个参考信号即为匹配滤波器,所对应的热扩散率即为测量值。2.根据权利要求1所述的基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法,其特征在于:函数发生器1所产生的啁啾调制信号的起始与截止频率均为低频,即满足弹性力学的准稳态近似f<<c/L,其中f为所产生的声波的频率,c为待测样品中的声速,L为样品尺寸;啁啾信号的时间带宽积应为整数,即啁啾起始频率与截止频率之差与啁啾时长的乘积为...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵斌兴杨玲孙启明周鹰王静李斌成
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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