太赫茲時(shí)域光譜應(yīng)力測(cè)量原理與方法研究.pdf

1、太赫茲波(THz)是指頻率位于0.1THz～10THz范圍內(nèi)的電磁波,在電磁波譜上它處于微波和紅外之間,它具有脈寬窄、能量低、相干性高、透過(guò)性好等優(yōu)點(diǎn)。太赫茲時(shí)域光譜(THz-TDS)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到材料無(wú)損檢測(cè)、化學(xué)成分檢測(cè)、安全檢查等領(lǐng)域,并在實(shí)驗(yàn)力學(xué)測(cè)量領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。本文基于TDS系統(tǒng)對(duì)THz應(yīng)力測(cè)量的原理和方法進(jìn)行了研究,主要包括以下幾方面:
　　改進(jìn)了現(xiàn)有THz-TDS系統(tǒng),使其能夠產(chǎn)生任意偏振方向的THz波,

2、并能夠?qū)Ξa(chǎn)生的THz波進(jìn)行調(diào)制。設(shè)計(jì)了能夠安放在TDS系統(tǒng)中的微型加載裝置,使其能夠?qū)υ嚰M(jìn)行加載并對(duì)試件內(nèi)部的應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量。
　　建立了TDS測(cè)得相位延遲與試件內(nèi)部主應(yīng)力關(guān)系的理論模型,并研究了實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)對(duì)THz-TDS系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,確定了適合實(shí)驗(yàn)測(cè)量的空氣濕度,測(cè)定了實(shí)驗(yàn)所用的PTFE試件的力學(xué)參數(shù)。根據(jù)理論模型,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了THz波段的應(yīng)力光性效應(yīng),結(jié)果表明:通過(guò)TDS系統(tǒng)測(cè)得THz波的折射率與應(yīng)力近似成線性關(guān)系。

3、>　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了PTFE材料的應(yīng)力光性系數(shù)A和B,提出了基于THz-TDS系統(tǒng)的應(yīng)力測(cè)量原理與方法,建立了由應(yīng)力引起的相位延遲的測(cè)量模式,確定了求解包含相位延遲的非線性方程組的主應(yīng)力分離方法。通過(guò)單向拉伸實(shí)驗(yàn)與電阻應(yīng)變測(cè)量方法進(jìn)行了對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于TDS的應(yīng)力測(cè)量方法測(cè)量的應(yīng)力小于電測(cè)方法,誤差在10～20％之間。
　　基于TDS的應(yīng)力測(cè)量方法能夠有效對(duì)材料內(nèi)部的應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量,在陶瓷等不透明材料的應(yīng)力測(cè)量領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)