基于多頻太赫茲波平面應(yīng)力測量方法研究.pdf

1、太赫茲波（THz）是一種新興的電磁輻射，它的頻率在0.1THz~10THz范圍內(nèi)，在電磁波頻譜上位于毫米波和紅外線之間，屬于遠(yuǎn)紅外波段。它具有能量低、透過性好、相干性高、脈寬窄等優(yōu)點。太赫茲時域光譜（THz-TDS）技術(shù)廣泛應(yīng)用于三維成像、無損探傷、安全檢查和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。近些年，該技術(shù)也逐漸深入到實驗力學(xué)測量的研究中。本文基于太赫茲光譜技術(shù)對平面應(yīng)力測量方法進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：
　　將傳統(tǒng)THz-TDS系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，使

2、得該系統(tǒng)可以對THz脈沖的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生任意方向的平面THz波。同時，提出了基于TDS系統(tǒng)測量試件內(nèi)部應(yīng)力分量的一般原理，獲得了THz波相位變化與試件應(yīng)力分量的一般關(guān)系式。
　　根據(jù)太赫茲相位差與應(yīng)力分量、偏振片角度的關(guān)系，提出了兩種測量試件內(nèi)部應(yīng)力的方法。保證實驗頻率不變，改變偏振片的角度，即多角度單頻率法；保證偏振片角度不變，采用多階頻率進(jìn)行優(yōu)化，即多頻率單角度法。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和理論模型，提出了優(yōu)化方案，獲得了TDS系統(tǒng)

3、下的應(yīng)力分量結(jié)果，并將兩種方法的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。
　　研究外加荷載和頻率范圍對測量結(jié)果的影響。當(dāng)增大外加應(yīng)力后，實驗測得的太赫茲相位差與頻率之間成非線性關(guān)系。根據(jù)這一特征，我們提出了新的優(yōu)化方案，利用局部搜索的方法確定了由 TDS測量出的應(yīng)力分量，與電阻應(yīng)變儀的結(jié)果進(jìn)行對比，實驗結(jié)果表明：基于 TDS系統(tǒng)對 PTFE試件進(jìn)行應(yīng)力測量的方法是有效的，并且誤差控制在6％以下。擴(kuò)大實驗測量的頻率范圍，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)有更好的收斂性，能較為