航空发动机叶片热障涂层厚度的无损定量评估

目前用来提高航空发动机涡轮叶片的耐高温及抗腐蚀性能的热障涂层易出现过薄或脱落的情况,针对涡轮叶片的微米级热障涂层,集中探究其厚度的有效无损定量评估方法,采用高频涡流检测,配合涡流检测正逆问题求解模型进行求解。通过建立涡流检测阻抗信号-陶瓷层厚度与粘接层厚度的解析方程组,结合逆运算算法和试验拾取的线圈阻抗信号,联立求解陶瓷层厚度与粘接层厚度的预测值,继而计算2层厚度之和。为了验证计算结果的正确性,利用扫描电镜来测量样本热障涂层的真实厚度,结果显示该方法能够对涡轮叶片热障涂层厚度实现高效定量评估,评估精度可达90%以上。     

基于THz-TOF的塑料管材厚度测量方法

针对塑料管材厚度在线检测方法存在检测精度和应用范围受限的问题,将太赫兹飞行时间(Terahertz time-of-flight, THz-TOF)系统引入塑料管材厚度测量,根据太赫兹在塑料管材中的传输延时时间和飞行时间,在塑料管材材质未知的前提下,实现管材厚度的无损测量。测量相对误差低于1.21%,达到国标GB15558.1中4%的要求。THz-TOF系统是塑料管材厚度在线无损检测的可行方法。     

薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法

针对薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度超声检测时多次反射回波相互叠加而无法求取膜厚的问题,提出了超声回波信号叠加时润滑膜厚度的求解方法。根据叠加信号的频域分析方法,对薄衬层结构滑动轴承的润滑膜厚超声检测方法进行了理论分析。在原有需要取得轴瓦-空气界面参考反射回波信号的基础上,由厚衬层轴瓦试件或理论计算得到基体-衬层界面的回波信号幅值谱。然后,分别取得参考回波、不同膜厚时的叠加回波信号与基体-衬层界面回波的频域幅值比,并按叠加信号间幅值比关系得到包含膜厚信息回波成分与基体-衬层界面回波成分在峰值频率处的幅值比,由此幅值比的变化关系得到膜厚测量过程中的反射系数值并最终确定润滑膜厚度值。实验结果表明:当润滑膜厚小于5μm时,测量结果与实际膜厚相吻合;随着膜厚增加,特别是大于7μm后,润滑膜的变化及其厚度由多次测量结果的均值表示。在2.3~10.3μm分布范围内的多次实验结果显示,该方法有较高的测量准确度。     

热障涂层对涡轮动叶冷却效果影响的数值研究

为了获得涡轮叶片热障涂层隔热效果和温度分度分布规律，以带有内部冷却结构的某型燃机高压涡轮动叶为基础模型，通过气热耦合的方法对有/无热障涂层保护下的高压涡轮动叶的冷却效果进行了数值计算，并通过改变热障涂层的厚度研究了热障涂层对叶片换热的影响规律。研究发现：涂有热障涂层后，叶片温度下降明显，越靠近前缘温度降低幅度越大，压力侧与吸力侧相比温度降幅更大；厚度为0.05～0.2 mm的热障涂层可使叶片金属表面平均温度降低21～49℃；随着涂层厚度等增加，叶片金属内部的温度分布将更加均匀。     

用光波导法测量外延石榴石薄膜的光学参数

用棱镜耦合在磁性石榴石外延膜进行光导波传输，通过测量传输耦合角，可同时确定外延膜的折射率和厚度．薄膜折射率测量误差为２．８×１０（－３），薄膜厚度测量相对误差为０．０５５．     

基于THz-TDS技术的钢板锈蚀厚度的无损检测

针对现有无损检测技术对钢板材料早期锈蚀厚度难以实现精确检测的问题,基于非接触无损的太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,利用太赫兹（THz）波对非极性材料的透射性及对极性金属材料的反射性,测定了锈蚀产物的光学参数信息和钢板的锈蚀层厚度. 试验结果表明,在有效频率0.2~1.6 THz范围内,锈蚀产物的折射率近似为2.8. 反射THz信号的第一相对幅值与样品的锈蚀时间呈对数函数关系,且与锈蚀时间的倒数呈线性关系. 试验结果还表明,钢板样品锈蚀层厚度随锈蚀时间的增加呈线性递增关系,且利用THz技术测定的厚度值准确率达到90%以上. 从而证明了非接触式THz-TDS技术对钢板锈蚀厚度检测的可行性和精确性.     

临近空间等离子体鞘套对太赫兹波传播特性分析

针对高超声速飞行器在临近空间巡航时出现的通信"黑障"问题,根据RAM C提供的飞行试验数据,建立一维等离子体鞘套模型,通过数值计算分析了等离子体与太赫兹波的相互作用机理,并从等离子体厚度、等离子体电子密度、等离子体碰撞频率和太赫兹波入射角等条件得到了太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性曲线。仿真结果表明:把太赫兹波段作为临近空间平台通信,有利于解决"黑障"问题,其中在大气窗口0.22THz处的衰减均在30dB以下。此论证结果可为临近空间平台设计的高超声速飞行器选用通信频段时提供参考。     

黄曲霉毒素B1溶液的太赫兹时域光谱分析

黄曲霉毒素的物理检测是目前国内外食品安全检测的一个研究热点。针对近红外和传感器方法检测精度差的问题,采用太赫兹时域光谱技术,研究了黄曲霉毒素B1溶液对太赫兹波的响应。首先根据B1溶液在不同频率范围内的光学参数(主要是折射率和吸收系数)的不同,对B1溶液的太赫兹光谱进行定性分析;再利用最小二乘支持向量机对其进行定量分析。实验和分析结果表明,利用太赫兹时域光谱技术能够对黄曲霉毒素B1溶液的不同浓度进行精确识别,为以后建立黄曲霉毒素太赫兹谱库和快速检测食品中的黄曲霉毒素提供了理论依据。     

压力容器带涂层超声波检测探讨

本实验从工程实际出发选用常规用材,通过模拟缺陷试块和标准试块,在没有涂层和存在不同厚度涂层时,探测同一反射体时的反射波的差别,得到了一组实验数据。改变反射体位置、形状,获得多组实验数据。比较实验数据,寻找规律,验证带涂层检测的可行性。     

超声测距系统的高精度中心椭圆算法

描述了基于新型驱动电路和低噪声程控放大器的超声测距系统.驱动系统的设计从硬件角度提高了回波信号的信噪比和稳定性.基于能量重心校正法和最小二乘法的原理,提出了一种改进型椭圆中心超声回波寻峰算法:通过曲线拟合搜索椭圆中心点,即回波信号能量集中点,进而找到回波信号的峰值点.测试比较证明,与包络线法和三次多项式法相比,此算法测量相对误差稳定在0.2%,适用高精度工业测量.     

基于THz-TDS技术的豆科牧草种子的鉴定识别

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对豆科牧草种子样品进行实验测试,得到了百脉根、柠条、毛苕籽、沙打旺和羊柴五种常见的牧草种子在太赫兹波段的时域谱,通过快速傅里叶变换得到频域谱,进而得到各牧草种子样品的吸收系数、折射率等光学参数.发现在0.2-1.4THz有效频域范围内,样品的吸收系数谱线以不同的斜率单调递增,样品的平均折射率在1.45-1.71之间,且彼此之间有较大的差异.同时利用偏最小二乘法回归(PLSR)分别对五种豆科牧草的35个样本的吸收系数和折射率做了模型的建立和统计分析.结果表明,利用折射率建立的PLS模型预测效果最好,其相关系数(R)和均方根误差(RMSE)分别为0.9983和0.3157,更能准确鉴定未知样品的种类.研究表明,太赫兹时域光谱技术结合统计分析方法可以作为无损鉴定牧草种子真伪和识别牧草种子种类的一种有效手段,不仅丰富了牧草种子的检测手段,而且有望发展建立标准检测的数据库,最终实现快速、批量、经济鉴定识别牧草种子的目的.     

Terahertz磁波参量振荡器辐射THz波受温度的影响

从THz波增益、吸收系数、折射率几方面,讨论了THz电磁波参量振荡器辐射THz波受温度的影响,从而得到THz波增益随温度的升高而降低主要原因,是由于LiNbO3晶体中A1对称光学软模的拉曼活性降低所导致,这为今后太赫兹(THz)波参量振荡器的优化设计提供了参考价值.     

金属折射率虚部的激光衍射测量方法

在高精度激光衍射法的丝径测量中存在着偏振效应，用Ｓ和Ｐ分量的偏振光入射所得到的丝径测量值不相同．二者之差与金属折射率的虚部有关．在金属狭缝衍射实验中也观察到了这样的偏振效应．木文基于这些实验提出了金属折射率虚部的激光衍射测量方法．细丝直径或狭缝宽度随入射光振动与丝轴或缝边之间夹角变化的实验值经过曲线拟合可以得到金属折射率的虚部ｎｋ的数值，其精度约０．０６。ｎｋ之值与其它方法的测量值在２％相对误差范围符合得很好．     

基于太赫兹时域光谱的3种中药材真伪鉴别

基于太赫兹时域光谱对3组物理形态区分度很小的中药材进行光谱检测,并结合主成分分析(PCA)与K均值聚类算法(K-means)对光谱数据进行差异性对比. 研究结果表明所测真伪品中药的时域信号相对于参考信号有了明显的延迟,真伪品的频域吸收谱差别明显,3组中药的吸收系数及折射率在0.2~1.5 THz内存在明显差异. 对得到的吸收光谱数据进行降维处理,并应用K均值聚类算法得到主成分得分图,3组真伪中药的差别判断率高达100%. 太赫兹时域光谱结合主成分分析在中药真伪的鉴别中具有很好的应用前景,可以直观地得到真伪中草药的差别,具有快速、稳定、准确、无损的优点,对未来相关便携式太赫兹中药品质检测仪器的开发也具有很高的研究价值.     

航天科工二院设立“青年创新工作室”

“如果对每道菜照射太赫兹波，分析太赫兹谱就知道这道菜里有没有放入地沟油。”中国航天科工二院207所李粮生讲述的太赫兹检测技术革命令人大开眼界。近日，航天科工二院对包括太赫兹青年创新工作室在内的6个青年创新工作室进行授牌，以引领和带动航天青年积极投身创新创效活动。     

等离子喷涂WC-Co涂层的超声波评价

为了解决目前等离子喷涂涂层制备中的质量检测问题及为在役涂层质量评价提供无损评价技术,研究了一种新的涂层超声无损检测方法.该方法考虑超声波在涂层中传播时,不同界面的回波信号相互叠加并发生多重反射的传播特性,运用功率谱分析及互相关函数分析方法,提出了由涂层引起的群速度延迟时间及涂层密度的求解方法,建立了适于涂层材料评价的超声无损检测系统.对等离子喷涂铁基上的WC-Co涂层进行了密度测试,测试结果与质量差法测量结果误差3.7%.对不同厚度的涂层进行了测试,证明延迟时间与涂层厚度成比例,并与最小二乘法吻合.     

碳纤维层合板Lamb波损伤检测的加权块稀疏成像法

针对Lamb波稀疏阵列损伤成像方法中存在的成像分辨率低、伪点干扰大的问题,基于损伤在被测结构中的稀疏先验,提出了一种加权块稀疏重构的Lamb波损伤成像方法。首先通过Lamb波在薄板类结构中的线性传播模型,结合稀疏传感器阵列信息,构造过完备Lamb波散射的块稀疏字典;其次将测量得到的Lamb波散射信号在所构建的过完备字典下进行稀疏表示,将Lamb波损伤成像问题转化为加权l_1范数最小化的凸优化问题;最后通过谱梯度投影法,求解所建立的加权块稀疏凸优化模型,得到损伤散射信号在该字典下的稀疏表示系数并以此作为损伤指标,实现对被测结构的损伤成像。碳纤维层合板上的模拟损伤成像结果表明:所提方法在单损伤成像中的定位误差为3.16 mm,在双损伤成像中的最大定位误差为4.24 mm。实验验证了所提方法的有效性,与传统延迟叠加成像法的对比表明,所得损伤成像结果具有更高的分辨率,更小的伪点干扰,但同时也需要更大的计算量。     

溶液折射率及色散系数与浓度关系的椭偏测量研究

研究利用椭圆偏振法快速准确测量葡萄糖溶液浓度.首先基于椭偏测量的原理和液体宏观尺寸厚的特点,建立了溶液的单界面反射分析模型,针对该模型设计了由椭偏参量求解溶液折射率的算法.为了快速检测,该算法合理地忽略了葡萄糖溶液在短波段的消光系数并仍能够准确地测量出折射率.接着,利用该模型,对不同浓度的葡萄糖溶液的椭偏参数进行了测量.从椭偏参数拟合出了葡萄糖溶液的折射率,根据柯西公式,利用最小二乘法得到了折射率与柯西色散参数、溶液浓度之间的函数关系.然后用模型分析了葡萄糖溶液的光吸收对本测量方法的影响,进一步说明了模型的可靠性.最后,将实验拟合结果与参考文献值比较,发现此方案和棱镜全反射法和激光干涉法测量得到的折射率吻合得相当好,说明椭偏测量法具有较高准确度.     

两种液晶盒厚测量光电扫描方案的比较

为提高液晶盒厚测量的准确性，对两种光电扫描测量方法进行了介绍与比较，对层厚度和折射率的不确定度进行了分析；设计了斜细光束动量扫描系统，该系统分辨率高、重复性好，已在实际生产中得到应用     

物理光学的若干进展

就物理光学方面的一系列理论和实验研究，如GoosHnchen位移、FTIR现象、负折射率、太赫超光速实验、光子静质量测量等做了评述和讨论。指出近年来的研究显示了消失波现象的重要性，例如消失波可造成超光速传播，且常有新方法和新测量结果；介绍了物理光学在相关领域的技术创新和应用实例；讨论了光子有静止质量的可能性及光频标准和光频测量的历史和新的进展