氣-固界面波的激光超聲激勵(lì)與傳播特性的研究.pdf

1、關(guān)于液-固界面波目前已經(jīng)有很多理論和實(shí)驗(yàn)的研究。一般而言，在液-固界面存在兩個(gè)界面波：漏Rayleigh波和Scholte波。這些界面波在地震學(xué)、工程和無損檢測(cè)有著廣泛的應(yīng)用。而自從90年代中期Gusev等人利用激光超聲技術(shù)對(duì)液-固界面波進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，由于激光超聲的巨大優(yōu)越性，隨后激光超聲技術(shù)被廣泛用于界面波的研究。但出于氣體和固體存在巨大的聲阻抗差異，目前，氣-固界面波的研究還很少。本文對(duì)強(qiáng)度高斯分布、脈寬為τ的矩形

2、脈沖線源和強(qiáng)度呈半徑a園盤狀分布的δ力源，在氣固平界面上激發(fā)的界面波的法向位移和聲壓，分別進(jìn)行了理論求解及數(shù)值模擬。用光折變干涉儀，Mirage效應(yīng)和聚焦超聲空氣換能器對(duì)界面波聲速，頻譜及氣體聲場(chǎng)作實(shí)驗(yàn)研究。本文共四章。第一章介紹了氣-固界面波的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀和本文研究的主要內(nèi)容。第二章分別求解了激光脈沖線源和脈沖圓盤源激勵(lì)模型下的界面波的聲場(chǎng)。其主要先采用積分變換技術(shù)求解相應(yīng)的方程，然后直接通過留數(shù)定理來計(jì)算界面波

3、的模式，最后利用Cagniard-de-Hoop方法得到界面波的時(shí)域解，計(jì)算表明氣-固界面存在漏Rayleigh波和Scholte波。漏Rayleigh波波速CLR略大于固體媒質(zhì)的Rayleigh波波速CR，沿界面?zhèn)鞑r(shí)振幅有很小的衰減，而Scholte波波速Cs略小于、幾乎等于空氣媒質(zhì)聲速，它沿界面?zhèn)鞑フ穹遣凰p的。Scholte波相比漏Rayleigh波具有很小的位移和較大的聲壓，并且在空氣介質(zhì)中它沿界面法向方向衰減很緩

4、慢，而漏Rayleigh波則在不到0.1mm的空氣薄層內(nèi)迅速衰減。其次，界面波的脈沖寬度主要取決于源的尺寸a和源的脈沖寬度τ決定。當(dāng)τ<>Cs，因此，Scholte波相對(duì)于漏Rayleigh波將有較大脈沖寬度和較低頻的頻譜。第三章分別利用光折變干涉儀，Mirage效應(yīng)，邁克爾遜干涉儀以及壓電、空氣換能器檢測(cè)激光在鋁-空氣激勵(lì)的界面波的聲速，波形，分析它們的頻譜與