超声Lamb波二次谐波发生效率分析与模式选择

在导波模式展开分析方法的基础上,提出激发效率参量来定量表征超声Lamb波积累二次谐波的发生效率。以P92钢板为例,理论计算得到了与频散曲线对应的理论激发效率参量分布图谱,从图谱中选择理论激发效率参量大小不同的两种基频Lamb波模式:纵波型S1模式和交点型A2/S2模式,分别测量这两种基频Lamb波模式在钢板中传播时产生的二次谐波信号。理论计算和实验测量结果表明,这两种基频Lamb波模式的理论和实验激发效率参量的比值基本一致,且激发效率参量较大的纵波型S1模式能激发出效率更高的二次谐波信号。研究结果表明激发效率参量可以有效的用于Lamb波二次谐波发生效率的表征及模式选择。     

翻边压电晶片激励Lamb波声场研究

压电晶片广泛应用于超声波检测领域,是激励和接收超声波的最主要器件之一。本文通过实验、有限元压电模拟和半解析数值模拟,研究用压电晶片在板中激励Lamb波,三种方法得到的Lamb波信号中S0模态非常吻合,A0模态处稍有差异。同时还分析了晶片的电极形态对声场分布以及声场能量的影响,声场随着电极面积比变化而变化。研究结果可为压电晶片的实际使用提供参考。     

四波混频在长距离相干光纤传输中的影响

本文研究光纤非线性现象之一的四波混频对长距离相干多路光纤传输系统的影响.通过对一条长度为550km,采用9个掺铒光纤放大器的频分复用系统的实验,清楚地观察到了四波混频这一光纤非线性.实验的结果符合对四波混频的理论分析与计算.结果表明:对信息容量在每秒10~9bit数量级,采用常规的不归零码作信号方式的多路传输,光纤中的四波混频现象将严重地影响其传输性能.     

相干激光雷达接收机混频效率

相干激光雷达接收机中,信号光为平面光经衍射形成的艾里斑,本振光为基模高斯光束,在文章中对两者在探测器光敏面上混频的混频效率进行了讨论。对于给定的信号光,若满足fλd21,那么高斯光束束腰半径取0.781fλ/d、探测器半径取1.130fλ/d时获得最大混频效率0.834,这一最佳混频可以通过离焦式扩束望远镜调节高斯光束束腰半径的大小与位置来实现。     

光学相位共轭与四波混频

回顾并论述了光学相位共轭及四波混频技术的发展过程，介绍了四波混频相位共轭的原理、相关的介质材料、应用前景及技术发展趋势。     

基于ZnO/SiC结构的Lamb波传感器研究

由于超声波传感器的工作需要极高的灵敏度和稳定度,其性能优化一直是研究的重点之一。本文采用传递矩阵法计算了基于ZnO/SiC结构的Lamb波传感器的各项性能,包括机电耦合系数,插入损耗,灵敏度以及较小的最小检测域。根据模拟结果,对Lamb波传感器的以上五个性能参数进行了优化,得到了优化工作条件。 研究发现,Lamb波多模特性为这种传感器的性能优化提供了丰富的选择性,选择不同的模式,可以对各项性能参数进行不同目的的优化。研究结果对研制高性能的Lamb波超声传感器具有理论指导作用。     

金属基复合结构粘接强度的非线性超声混频检测

采用非线性超声混频方法对金属基复合结构的粘接强度进行表征研究。以不同固化剂含量的铝合金丙烯酸酯粘接结构作为检测对象,基于非线性超声混频的共振条件及其作用机制,并结合粘接固化机理,开展了非线性超声混频实验。非线性超声混频模式选取两列横波生成和频纵波的方式,实验测量并计算不同基频周期数下的超声非线性参量。通过拉伸实验标定粘接结构的粘接强度,并采用扫描电镜分析拉伸断面微观结构,进而分析超声非线性参量与粘接强度的关系。从实验结果可以看出在不同周期的基频信号激励下,超声非线性参量随着粘接强度的增大均呈现出减小的趋势。研究表明非线性超声混频信号对金属基复合结构粘接强度的变化比较敏感,可以适用于类似结构件粘接强度状态弱化的表征。     

基于有限元的空耦超声相控阵Lamb波激发与检测

基于非接触式空气耦合超声换能器的无损检测技术在常规板材、纤维复合材料、层状结构材料、粘接界面等的检测中有了长足的发展。但是因为空气耦合超声本身的限制,对于如何提高空气声换能器的发射效率和接收灵敏度、提高检测中接收的信噪比成为这一领域的重要课题。因此有必要结合最新的信号处理技术探索新的无损检测形式。本文通过提出了基于电容式的空气声换能器阵列的构建和制作方法,应用有限元数值方法对一维线阵的空气声换能器阵列的动态偏转特性进行了模拟,并使用构建流固耦合模型对二维的空气声场及板材中的位移场进行计算。通过一维空气耦合相控阵的声束动态偏转激励了各向同性板中的Lamb波A₀ 和S₀模式,并进行了分析,验证了此模型可以进一步用于基于空气耦合相控阵激励的Lamb波的无损检测中。     

基于四波混频的光纤非线性系数测量方法

为解决四波混频法测量光纤非线性系数未考虑泵浦消耗而导致结果不准确的问题,提出了一种在简并四波混频情况下测量非线性系数的方法.根据光纤中简并的四波混频理论,推导出了考虑泵浦消耗和光纤损耗的椭圆方程.通过设定数值计算所需的各个参量并利用简单的数学方法分析了计入泵浦消耗、光纤损耗的必要性,得到被测光纤的非线性系数,与Optisystem的仿真结果一致.研究表明,这种改进的测量方法不但适用于小信号情形下的四波混频过程,还可以应用于出现参量饱和现象的场合,为进一步设计光纤2R再生器件提供了重要依据.     

基于四波混频的光纤非线性系数测量方法

为解决四波混频法测量光纤非线性系数未考虑泵浦消耗而导致结果不准确的问题,提出了一种在简并四波混频情况下测量非线性系数的方法.根据光纤中简并的四波混频理论,推导出了考虑泵浦消耗和光纤损耗的椭圆方程.通过设定数值计算所需的各个参量并利用简单的数学方法分析了计入泵浦消耗、光纤损耗的必要性,得到被测光纤的非线性系数,与Optisystem的仿真结果一致.研究表明,这种改进的测量方法不但适用于小信号情形下的四波混频过程,还可以应用于出现参量饱和现象的场合,为进一步设计光纤2R再生器件提供了重要依据.     

超短脉冲简并四波混频时间分辨研究

研究了简并以混频的时间分辨曲线，数值模拟了由延迟时间引起的两种不同光栅的时间分辨曲线以及曲线的约化半宽度与约化弛豫时间ｔｒ／ｔｐ的变化关系。     

偶氮苯衍生物三阶非线性的四波混频研究

用皮秒Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的倍频光（５３２ｎｍ）对具有离域π－共轭电子云结构的偶氮苯类样品材料作简并四波混频补给，测得三阶非线性电极化率ｘ＾（３）和它们的时间响应分别为１０＾－９ｅｓｕ和２０ｐｓ，并对影响ｘ＾（３）的瞬时光栅作用和ｘ＾（３）的响应时间人了讨论。     

简并四波混频相位共轭介质中的光强分布

相位共轭现象在很多领域有着广阔的应用前景。本文对非线性介质中所发生的简并四波混频相位共轭过程进行了较详细的分析，以耦合波动方程的解为基础，研究了介质中正向探测波和反向相位共轭波的光强分布，得到比迄今文献报导的更为确切的结果。     

Lamb波在石油勘探中的应用研究实验

用频率为342 kHz的Lamb波检测水基钻井液的含气情况. 实验结果表明:发射、接收传感器之间在重叠-100.0～-56.0 mm时,可接收到理想的信号;声速随含气量的增加变化很小,最大变化约为9 m/s,不易用声速来检测钻井液中的含气量;而声透射损失随含气量的增加急剧增大,在气泡大小、分布一定的条件下,可以用声透射损失来反映水基钻井液中的含气量.     

基于光纤四波混频效应的新型组播方法

组播是波长路由光通信网络中的一项重要功能.提出并实验实现了基于高非线性光纤四波混频效应的全光组播方法,将一束载有数据的输入信号光和一束抽运光一起入射到一段高非线性光纤中,通过两个简并四波混频过程产生了两个携带该数据信息的闲频光,从而实现了单一信号的两信道组播,同时抽运光也会受到数据信息的调制.该方法的优点在于组播的实现只需要单一的抽运光源,而不需要再提供其他输入光,结构简单,组播光信号功率均匀、波长可调,并且具有进一步增加组播信道的能力. 关键词： 组播 四波混频 高非线性光纤     

铝板中Lamb波检测的实验研究

Lamb波在传播过程中具有频散及多模态特性,若相关参数选择不当,会导致在实际应用中信号相互叠加而无法识别。本文基于Lamb波的频散曲线是其频散方程实数解分布的特点,采用二分法绘制了铝板中Lamb波的频散曲线、波结构曲线和入射角曲线。根据曲线选择S0模态的Lamb波对1mm厚铝板中不同类型的缺陷进行检测。实验结果表明,S0模态的Lamb波对裂纹型缺陷和贯穿型缺陷十分敏感,但对于裂纹型缺陷,其幅值变化并不与缺陷大小成线性关系,并且S0模态Lamb波的声场指向性十分集中,在偏离声束轴线时无法检测到缺陷。     

裂纹尖端塑性区非线性超声混频定位表征

基于非共线体波混频的方法,本文对金属材料中裂纹尖端的塑性变形区开展定位表征研究。基于二阶微扰理论和矢量分析方法,理论研究非共线体波混频的共振条件及其定位塑性变形区的机理。有限元仿真表明,两横波混频产生的纵波可用于定位塑性变形区。以A17075-T6材料为检测对象,通过实验证明两列横波混频定位裂纹尖端塑性区的可行性。实验中分别选取中心频率为5 MHz-5 MHz的两列横波和4.75 MHz-55.25 MHz的两列横波作为基波,利用非线性超声混频参量定位表征裂纹尖端的塑性变形区。研究结果表明两种频率对产生的非线性超声混频参量峰值区域与试样中塑性区位置吻合度比较好,可以看出非线性超声混频方法能够比较有效地定位金属裂纹尖端塑性区。     

四波混频与瑞利散射场的干涉现象

介绍在半导体量子阱的飞秒激光四波混频实验中观测到的新的干涉现象.分析表明,实验曲线中的相干振荡来自样品的瑞利散射与四波混频信号的干涉.运用此干涉模型进行了理论模拟,所得结果与实验符合得很好,并由此较准确地得到了介质的退相时间为44 fs. 关键词： 量子阱 四波混频 瑞利散射     

近简并四波混频相位共轭介质中的光强分布

从求解耦合波方程出发，详细研究了非线性光学介质中由近简并四波混频所产生的相位共轭过程。以上述波方程的解为基础，给出作为混频结果的反射传播相位共轭波沿介质轴向的光强分布，得到比以往文献中所报道的更为精确的结果，从而为选择工作物质的最佳尺寸提供了理论依据。