弱散射材料中激光超聲單散射理論模型.pdf

1、基于擴(kuò)散波傳輸理論,針對(duì)弱散射介質(zhì)中激光超聲散射,提出單散射假設(shè),建立包含信號(hào)源、超聲散射和接收信號(hào)的理論模型。理論分析結(jié)果表明,橫波和縱波的散射機(jī)理相同,得到了橫波和縱波的單散射強(qiáng)度在時(shí)間域的分布規(guī)律。進(jìn)而分析統(tǒng)計(jì)平均深度和衰減系數(shù)對(duì)單散射強(qiáng)度的影響,為實(shí)際工程檢測(cè)應(yīng)用和材料損傷評(píng)估提供理論依據(jù)。
　　 基于多重散射理論和散射場(chǎng)的能量分布規(guī)律,在單散射近似的基礎(chǔ)上,以彈性介質(zhì)中的Green函數(shù)為傳遞函數(shù),通過(guò)信號(hào)變換的方法得到

2、了包含源場(chǎng)、散射場(chǎng)和接收?qǐng)龅膯紊⑸淅碚撃Ｐ?。該模型表達(dá)式是源場(chǎng)和接收?qǐng)龅腤igner分布與散射強(qiáng)度算子的卷積形式,具有強(qiáng)度分布的物理意義。
　　 在一般單散射強(qiáng)度分布模型的基礎(chǔ)上,引入高斯光束模型,建立了弱散射介質(zhì)中橫波和縱波的激光超聲單散射強(qiáng)度分布模型。數(shù)值分析結(jié)果表明,橫波和縱波的散射機(jī)理相同,橫波和縱波的強(qiáng)度信號(hào)隨時(shí)間的演變,都是先有一段急劇下降的過(guò)程,接著,信號(hào)強(qiáng)度快速上升至最高點(diǎn)后以相對(duì)緩慢的趨勢(shì)下降。與縱波相比,橫波

3、的單散射信號(hào)隨時(shí)間變化的圖形前部分下降過(guò)程較長(zhǎng),而達(dá)到最大值的時(shí)間更短(小于1μs),下降過(guò)程更加平緩且時(shí)間區(qū)間更長(zhǎng)。另外,橫波散射信號(hào)比縱波散射信號(hào)大得多,表明橫波的散射效應(yīng)更強(qiáng)。超聲單散射強(qiáng)度分布模型得到了與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的一致性。
　　 針對(duì)單散射理論模型,分析了衰減系數(shù)、平均散射深度和相關(guān)長(zhǎng)度等參數(shù)的物理意義和實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法,重點(diǎn)研究了衰減系數(shù)和平均散射深度對(duì)單散射強(qiáng)度變化的影響,相關(guān)函數(shù)和相關(guān)長(zhǎng)度是表征材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)分布