基于模态识别与分离的铝板激光超声检测

用Nd:YAG激光器在2 mm厚的铝板上激发激光超声,通过激光反射镜偏转进行点阵扫描激励,用声发射传感器接收在铝板中传播的激光超声信号,通过信号放大和数据采集得到激光超声在铝板中传播的数据。对上述数据进行二维傅里叶变换得到了铝板中激光超声的模态分布和频率分布,接收到的激光超声是S0和A0两个模态多种频率的Lamb波。利用两个相同的探头对称地压紧在板的两个表面上,对两个探头接收到的信号进行相加和相减,可以将S0和A0模态分别提取出来。对单一模态的Lamb波再进行滤波,得到了窄频带单一模态的Lamb波。采用该方法实现了从杂乱的激光超声原始信号中提取出清晰的伤信号,并且得到了不同模态在不同频率范围的检测结果。     

非均匀增宽介质中的三模激光运转

本文把Lamb的激光量子理论推广应用于处理固体非均匀增宽介质中的四能级三模激光运转.由此得到并讨论了主方程、运转性质及线宽,定性地解释了实验结果并研究了非均匀增宽效应的影响.     

双模双光子激光的半经典理论

在本文中,拉姆(Lamb)的半径典激光理论被用来讨论双模双光子激光运转,将文献[7]的单模结果推广到两模频率相差甚大的双模双光子激光情况。     

双光子激光的半经典理论

本文将Lamb的半经典方法应用于单模双光子激光问题.得到了模振幅方程的定态解,并分析了定态解的稳定性.结果表明,双光子激光对抽运和光场强度均有阈值要求.频率方程预示牵引效应.     

双模激光的非共振运转

本文将Lamb的激光量子理论推广应用于处理均匀展宽三能级原子系统中的双模激光运转。在相等失谐的情况下,分别求得了双模运转下的平均光子数、频率方程和线宽表达式,讨论了偏调的影响。     

多通道超声兰姆波检测板状结构中的裂纹

超声兰姆(Lamb)波在结构缺陷检测方面愈来愈受到重视,但目前Lamb波的应用局限于单信号源激励,单通道接收的方法,容易受到噪声干扰,其后续的信号分析处理也比较复杂。本文旨在采用多通道Lamb波对板状结构中的裂纹进行定量分析与诊断。在铝板的表面凿刻出不同深度的凹槽作为裂纹,通过线阵换能器采集在一定传播距离内的多通道Lamb波信号,并采用二维傅里叶变换分析在不同深度的裂纹下,Lamb波模式能量的变化规律。结果表明,相对于完好铝板中的Lamb波信号,裂纹的存在会使Lamb波发生模式转换现象,并且转换模式能量百分比随裂纹深度的增加而线性增加。其结果为Lamb波评价板状结构中的裂纹状况提供了一种可能的方法。     

激光三跃迁的量子统计

本文把Lamb激光量子理论用于处理三模激光,文中运用密度算符理论和微扰方法,获得了四能级均匀展宽原子系统中三模激光运转的主方程,并画出了几率流图。合理地考虑细致平衡原理,进而得到了定态运动方程。并就不同条件下运转情况、量子统计性质等进行了讨论。尤其对光子数分布进行了数值计算,得到了详细结果,并进行了比较。此外,考虑场密度算符的非对角元运动方程,求得激光线宽表达式,并就单模、双模和三模运转的情况进行了比较。     

弯曲型Lamb波传播特性与固井质量相关性研究

轻质水泥在油田固井中的广泛应用使得传统测井方式无法有效的对固井水泥胶结质量做出评价。为了研究新的可行的评价方法,本文采用传递矩阵方法对套管中传播的弯曲型Lamb波进行建模,并通过对所建模型进行数值计算研究了套管外水泥等介质的声学参数变化对弯曲型Lamb波衰减率的影响。数值计算的结果表明,弯曲型Lamb波的衰减率与水泥的声学参数以及水泥与套管的胶结状况有较强相关性,据此可对水泥与套管胶结状况进行评价。本文的计算结果与分析对弯曲型Lamb波在水泥胶结评价中的应用具有一定的参考意义。     

横向塞曼激光器中非线性混频效应的理论

本文应用Lamb半经典理论,采用矢量场模型,研究了横向Zeeman激光介质的高阶非线性效应,计算了该情况下横向Zeeman激光介质的三阶极化强度和光强的解析表达式,从理论上解释了σ与π光差拍畸变以及σ与π光本身的高次谐波现象,给出了发生畸变的物理原因。 关键词：     

有液层负载时薄板中类Lamb波的传播

本文研究薄板一面有液层负载时板中类Lamb波的传播,从弹性波传播理论出发,导得了类Lamb波的色散方程。由于几何不对称,因此不可能严格区分出对称与反对称模式,而是耦合在一起。数值计算结果表明,板中类Lamb波相速度随液层厚度增加呈周期变化。当ktd<<1时类反对称模式的相速度变化近似与液层厚度成正比,这与特征阻抗法结果相同。初步实验结果验证了上述理论。本文研究薄板一面有液层负载时板中类Lamb波的传播,从弹性波传播理论出发,导得了类Lamb波的色散方程。由于几何不对称,因此不可能严格区分出对称与反对称模式,而是耦合在一起。数值计算结果表明,板中类Lamb波相速度随液层厚度增加呈周期变化。当k_td<<1时类反对称模式的相速度变化近似与液层厚度成正比,这与特征阻抗法结果相同。初步实验结果验证了上述理论。     

旋涡Lamb矢量与各向同性湍流的统计结构

湍流旋涡运动研究中一个基本理论问题是: 相对于Lamb矢量本身的大小而言, 对Lamb矢量的Helmholtz 分解中的有势部分占多大比例, 本文利用发展的基于精确解的各向同性湍流统计理论的结果, 给出了新的解析理论预测结果.     

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。     

套管中弯曲型Lamb波数值仿真和物理模拟*

低密度水泥在低压易漏复杂井固井中的广泛应用使得声阻抗类测井方法难以准确、有效的评价固井质量。基于套管中传播的弯曲型Lamb对套后介质的声学参数和胶结状况的敏感性,本文通过理论计算和实验测量研究了不同频率下弯曲型Lamb 波衰减与水泥声学性质的关系,较低的工作频率会使得不同水泥阻抗下的衰减动态变化范围降低,且对水泥环第一界面的窜槽厚度也有很高的灵敏度;利用套管外胶结流体和固体时衰减率的差异,还可较好的区分套管外声阻抗接近的流体和固体;但弯曲型Lamb波的同一个衰减率值可与两个水泥声阻抗值相对应,因此需通过建立弯曲型Lamb波的衰减与水泥声阻抗的图版以提高低密度水泥固井质量评价的可信度。本文的计算分析结果对进一步应用弯曲型Lamb评价低密度水泥具有指导意义。     

金属板中Lamb波波速与应力关系的实验研究

本文给出了金属板中Lamb波波速对同向应力变化率测量的装置,探讨分析了测量原理及误差,并对Lamb波的波速与应力关系进行了实验研究。结果表明Lamb波的波速对应力有较好的线性关系,Lamb波相速度对应力的变化率的实验值与理论值符合很好。     

共下能级双跃迁激光的量子理论

本文将Sargent,Scully和Lamb的二能级单模激光全量子理论推广到共下能级三能级双模激光系统中,获得了三个能级都有泵浦情况下的共下能级三能级原子系统双模激光运转的主方程。考虑到细致平衡与宏观平衡之间的对应性,合理地应用细致平衡原理得到定态运动方程。通过引入一个参数H,从而获得了形式解。利用运动方程和形式解,讨论了不同条件下的一些运转特性和光子统计分布的变化.     

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。     

窄频带Lamb波频散特性研究

利用连续小波变换对从铝合金板结构中俘获的Lamb波信号进行分析,获得波信号在时间-尺度域的等高线和等高线脊线.根据Lamb波的频散特征、时间-尺度域等高线脊线的斜率和波在不同尺度下的到达时间,识别了Lamb波信号中各信息包的模式,并匹配出基础阶模式窄频带Lamb波在铝合金板结构中传播的实际频散曲线.对试验的Lamb波信号分析的结果表明该方法对于研究和应用窄频带Lamb波的频散特性是有效的. 关键词： 连续小波变换 Lamb波 频散     

纯纵体波模式Lamb波的研究

本文导出更为普遍的对称液层负载下板中Lamb波传播公式。并提出在有限层液体负载下,板中有可能激发出一种Lamb波的纯纵波模式。     

激光在管道中激发周向导波的有限元模拟

以超声的热弹激发机理为基础，建立了模拟激光在管道中激发周向导波的有限元模型.为了验证模型的正确性，根据Gao等人报道的实验条件［J. Appl. Phys. 91, 6114 (2002)］进行了模拟，理论模拟结果与Gao等人的实验结果符合很好，说明本数值模型的正确性.在此基础上，模拟激光在不同厚度、不同曲率半径的管道内激发的周向导波波形，同时分析了激光在管道中激发的周向导波波形与平板中激发Lamb波的差异，以及管道厚度和曲率半径对激光激发周向导波的影响.     

有效测量套管井泄漏Lamb波衰减的实验研究

低密度水泥在油气井中的广泛应用使得常规的声阻抗类测井方法难以准确、有效地评价固井质量,而声波倾斜入射在套管中激发的弯曲型Lamb波对水泥的性质及胶结情况具有很高的分辨能力,能够很好地解决低密度水泥的固井质量评价问题。弯曲型Lamb波对套管后介质声学信息的响应反映在声波衰减中,因此该文通过实验研究了激发弯曲型Lamb波的有效方式,分析了声波入射和接收角度对Lamb波衰减的影响。实验结果表明,入射和接收角度在一定范围内变化时,虽然激发出的Lamb波模式均为弯曲型Lamb波,但在同一套管模型下测量的声波衰减值会有差异,选择激发弯曲型Lamb波的最有效方式,计算得到的Lamb波衰减对套管后介质的灵敏度才会最高。