氧化铝多孔膜振动性能的实验研究

电化学氧化法制备的氧化铝多孔膜有六角规则密排的纳米孔,其优良的结构特点使其具有良好的用途,可应用于微粒物质分离,氧化剂的载体,微电子机械系统的组件和纳米器件等。在前期研究了这种氧化铝膜的力学性能如拉伸性能和弯曲性能的基础上,本文实验研究了这种氧化铝多孔膜的振动特性即共振频率特性和振动模态,估算了该氧化铝多孔膜的相当弹性模量,与其他方法测得的相当弹性模量基本一致。     

鼓膜法测定纳米多孔氧化铝薄膜的弹性模量

本文的多孔氧化铝薄膜含有直径均一、互相平行且与表面垂直的有序纳米孔阵列。它有广阔的应用前景。多孔氧化铝膜与氧化铝陶瓷材料的宏观力学性能有很大的区别。本文用鼓膜法结合实时电子散斑干涉(ESPI)技术，测量薄膜压力与离面位移的关系，再用周边固支平板小挠度模型计算出多孔氧化铝薄膜的宏观弹性模量。本实验中厚76微米的多孔氧化铝薄膜的宏观弹性模量为32.5GPa，比热压氧化铝陶瓷的弹性模量几乎小一个数量级，主要是由于晶相和细观结构不同造成的。这种方法较适合测量此类结构薄膜的力学性能。     

基于小波分析的条纹图滤波方法

本文提出了一种新颖的干涉条纹图非线性滤波方法,可以选择性地在频域图像的不同区域选用不同的滤波方式,在滤掉图像中大部分散斑噪声的同时,能够减少信息的损失,使图像的内部边界仍然保持清晰。文中首先简介了正交小波变换的原理,然后介绍了去除散斑噪声的具体算法,最后给出了计算机模拟去噪声的结果     

调制度分析在等步长相移法相位展开中的应用

推导了两种常用等步长相移算法的调制度表达式,提出一种新的调制度分析方法。该方法用于等步长相移法中基于加权最小二乘法的相位展开,能够充分利用调制度信息,构造二值和小数权重,从而增强相位展开过程对多种干扰因素的免疫力。实验结果说明了该方法的有效性和实用性。最后比较了二值权重和小数权重在加权最小二乘法的相位展开中的性能表现。     

基于相移干涉技术的晶体溶解及生长边界层实时监测

晶体在溶解及生长过程中边界层的信息直接影响晶体生长速度和物质输运过程,进而影响晶体质量和生长机制。本文利用相移干涉技术建立了晶体生长过程实时监测系统,对无机盐晶体溶解及生长过程中的边界层信息及物质输运过程进行了实时监测,获得了整个实验过程中的晶体生长速度。实验表明:在溶解过程中,边界层内浓度分布与晶体界面距离呈指数下降关系,边界层内浓度差与晶体溶解速度随时间呈指数减小关系;在结晶过程中,边界层内浓度分布规律与溶解过程相反;边界层内浓度差和晶体生长速度曲线则呈现出先上升再下降最后趋于稳定的规律,且在重力场和物质输运过程的共同作用下,晶体表面会产生浮力对流现象。     

铝素坯烧结过程微结构演化的实时观测

为实现对金属粉末压坯烧结过程的实时观测,从而验证现有的相关理论,本文利用同步辐射CT(SR-CT)技术,对铝压制陶瓷坯体的固相烧结过程进行实时投影成像;应用滤波反投影算法和数字图像处理技术,得到了陶瓷坯体在整个固相烧结过程中内部微结构演化的三维重建图像,实现了对铝压制陶瓷坯体整个固相烧结过程的无损原位观测,得到了样品由烧结中期进入烧结后期的完整的演化过程图像。通过重建图像,清晰观测了样品的固相烧结过程:在烧结前、中期(烧结时间t<180min、温度T<600℃),烧结颈形成并随烧结时间生长;由烧结中期开始进入后期时(烧结时间t≥180min、温度T≥600℃),样品内部结构演化加剧,气孔由相互连通演化为相互孤立并球化。进一步在实验图像的基础上分析了二面角等烧结特征的变化情况,得到烧结颈尺寸与时间对数有较好的线性关系,并可根据曲线分辨中期、后期。统计了样品在不同烧结时间的孔隙率,得到了孔隙率随烧结时间和烧结时间对数的变化曲线;分析了样品在不同烧结阶段的致密化特点,得到了烧结中期孔隙率和时间对数的线性关系。实验结果验证了现有的烧结理论,并为进一步完善烧结理论以及建立扩散和本构模型提供了高质量的实验数据。     

基于广义优先搜索的位相展开算法

二维位相展开（phase unwrapping)是位相检测技术中的一个重要组成部分和技术难点。本文设计了一种基于广度优先搜索（breadth-first search)遍历位相图策略的位相展开算法。算法的一个显著优点在于能够自动地绕过可疑的非相容点,避免对这些点进行位相展开时产生的误差影响以后的区域,因此尤其适用于处理包含空洞和环状噪声区域的相位图。文中还用该算法对实际的位相图进行了处理,得到了比较理想的结果。     

区域相关位相去包络技术

本文提出区域相关位相去包络新方法,配合非相容点标记方法,实现了快速、准确的位相去包络,为了验证该技术的可靠性,本文用数值模拟的方法对一个典型的位相结果进行去包络和误差分析,并对相移干涉云纹实验中取得的位图进行了去包络处理,最后讨论了区域相关去包络的优点。     

基于数字图像体相关的物体内部三维位移场分析

在二维数字图像相关算法的基础上,推导了三维数字图像体相关算法,并应用于物体内部的三维位移场分析。用计算机模拟方法对SR-CT重建的物体内部三维图像施加已知变形,对变形前后三维数字图像进行体相关运算,获得三维位移场。在计算亚像素位移时,本文提出了一种三维的基于灰度梯度的算法,给出了梯度函数,阐述了数字模拟三维体相关的计算过程,通过数字模拟实验证明了算法的正确性和可靠性。     

一种用于动态过程测量的实时偏振相移方法

利用一种特殊的相位龙基光栅和偏振相移技术,可同时获得四幅具有不同相移的干涉图,由此可计算出被测物体的全场相位分布,从而实现对支态过程相位的测量。将该方法应用于马赫－曾德尔干涉系统的散斑干涉系统,分别测量了液体的折射率变化和固体的离面位移,给出了实验结果。