光声压电技术对材料热扩散率分布成像研究

利用光声压电技术研究材料热扩散率分布,开展不均匀材料热扩散率分布成像研究。首先,根据频域光声压电热扩散率检测模型,分析了材料热扩散率成像的基本原理与影响参数;其次,通过采用空间逐点扫描与单点频率扫描相结合的方式,建立了扫描光声压电热扩散率成像系统;最后,对不均匀材料开展热扩散率分布成像测量研究。研究结果表明,基于光声压电检测的热扩散率成像技术可有效测量材料的热扩散率分布。     

用红外热成像技术评价碳纤维织物的导热性能

应用红外热成像技术测定不同温度下热处理的聚丙烯腈碳纤维（简称碳纤维）织物的导热性能差异,为该种材料的导热性能评价提供了一种新的方法。     

编织碳纤维复合材料平面内热传导规律研究

利用红外热成像技术,研究了编织碳纤维复合材料(CFRP)在纤维束编织平面内的热传导规律。根据激光调制加热原理,推导了纤维束平面内热扩散系数和相位梯度的关系,并搭建了相应的实验平台,对CFRP试件进行实验。以玻璃碳作为参考材料,将测得的红外辐射相位信号进行规格化处理,并利用高斯滤波去除红外热图像的噪声。实验结果表明,碳纤维复合材料的各向异性使其在纤维束编织平面各方向上的热传导呈现一定的规律,且与传导方向相关。当激光调制频率小于2Hz时,可以测量得到CFRP试件在平面不同方向上的热扩散系数。     

缺陷尺寸对红外热波技术缺陷深度测量的影响研究

缺陷深度测量是脉冲红外热波技术定量测量的一个重要应用,常用的几种测厚方法都是基于一维热传导模型。而实际测厚都是针对有限缺陷尺寸,因而三维热扩散会对深度测量产生一定影响。文中以表面阳极化处理后的铝和玻璃钢材料为例,采用脉冲红外热波技术作为实验方案。提取所获得的热图序列不同缺陷宽度位置处热波降温数据,利用这些数据近似模拟不同深度缺陷在相同缺陷尺寸时受到不同程度的三维热扩散影响。通过研究一维热传导理论模型分析了3种常用方法的测厚原理,并建立了测厚特征时间与缺陷深度平方线性关系。结果表明:缺陷尺寸对各线性关系的斜率和截距均有影响,且热扩散系数较小材料的斜率明显大于热扩散系数较大材料。     

基于激光光热法的固体热扩散率数值分析

固体材料的热扩散率对于研究低温非稳态导热过程极为重要,为了研究固体材料在低温下的热扩散率,本文根据热扩散理论模型计算样品材料在不同温度时的热扩散率,在此基础上基于激光光热法对热扩散率与激光频率和相位之间的函数关系进行了数值模拟,数值计算结果与实验数据对比表明两者基本相符,研究表明激光光热法可对固体材料的热扩散率进行有效测量,样品材料在低温下热扩散率的数值模拟表明20～80 K温区样品材料热扩散率随温度变化而显著变化,80～300 K温区材料热扩散率变化较小。     

激光压电光声技术测量纳米材料二氧化钛的性能

本文介绍了一种利用激光压电光声技术测量材料热扩散率的方法，用该方法对不同形压力下的纳米二氧化钛的热扩散率进行了测量，其结果与文献相一致。     

激光光热释电效应测量材料热扩散率的研究

报道了一种利用光热热释电效应检测材料热扩散率的原理与实验方法 ,通过光热热释电技术 ,测量材料热释电信号的相位 ,根据非线性拟合 ,可拟合出材料的热扩散率 ;设计了测量系统 ,并对单向Al2 O3 /Al复合材料进行了测量 ,其结果与其他方法相一致。     

压电技术测量热扩散率的精度分析

根据测量热扩散率的光声压电(PAPE)技术简化热弹理论,分析了该方法中样品厚度、热扩散率大小对测量结果的影响以及PAPE技术的适用范围.介绍了基于简化热弹模型理论的PAPE技术,得出了简化的光声压电信号幅度和相位与调制频率的相互关系;根据PAPE技术理论分别对相同厚度不同材料热扩散率测量的灵敏度和不同厚度同一材料热扩散率的测量误差进行理论分析;通过实验分别对厚度约为2 mm的紫铜、铝、黄铜、铁和碳钢(含碳0.5%)以及不同厚度的铝和黄铜进行测量,验证理论分析结果.结果表明,PAPE技术测量热扩散率较大、厚度较厚的材料更加精确、有效.     

利用激光光声技术测量薄膜材料的热扩散率

报道了一种利用激光光声背激发技术测量薄膜材料热扩散率的原理与实验方法,通过测量背激发光声信号的相位,得到了背激发光声信号的相位随频率、薄膜厚度变化规律,进而得到了不同薄膜厚度下材料的热扩散率。结果表明当薄膜材料的厚度减少到微米级时,热扩散率表现出对厚度尺寸效应的依赖性,此时需用微观热量输运理论进行分析。     

激光光热辐射技术测量不透明复合材料的热扩散率

报道了一种用激光光热辐射技术测量不透明材料热扩散率的方法。根据红外探测器在不同频率下测得试样光热信号的振幅和相位 ,采用非线性拟合法 ,由振幅和相位分别对频率进行非线性拟合 ,由此可得材料的热扩散率 ,并对单向氧化铝纤维基复合材料进行了测量 ,给出了任一方向上的热扩散率的实验结果     

激光光热散射技术测量不透明材料的热扩散率

报道了一种用激光光热散射技术测量不透明材料热扩散率的方法。根据在不同的频率下测得的试样光热信号的振幅和相位 ,由振幅和相位分别对频率进行非线性拟合 ,由此可得材料的热扩散率 ,并对不同烧结温度下的纳米氧化铝进行了测量。     

压电光声技术对材料热性能的研究

利用光声压电(PAPE)技术测量研究材料的热扩散率, 开展了对钇铝石榴石(YAG)新型复合材料热扩散率的测量研究。介绍了基于简化热弹模型理论的光声压电法, 对利用简化热弹模型建立的光声压电理论进行推导, 根据简化的热弹模型, 建立了运用光声压电法检测材料热扩散率的实验系统; 运用光声压电法, 在不同的测试条件下, 对参考样品热扩散率进行检测, 完成了对实验系统的校准; 对YAG等新型复合材料的热扩散率开展测量研究。研究结果显示, 光声压电法是可以用来准确测量金属材料的热扩散率。在适当的实验条件下, 光声压电技术可以有效地测量新型复合材料的等效热扩散率。     

利用激光光热技术研究材料应力对热扩散率的影响

根据光热光谱技术中的激光光热平行检测技术测量了材料具有应力时的热扩散率 ,根据所检测到的光热信号的振幅 ,由非线性拟合 ,确定出材料的热扩散率 ;由于入射光束移动的方便性 ,可实现对材料的点点测量 ,进而测量了材料在应力作用区域不同点上的热扩散率 ,结果发现当材料内存在应力时 ,造成材料的热扩散率变小 ,且随应力起伏变化而变化。同时设计了数据采集软件与双差电路 ,提高了测量精确度     

Use of Photothermally Generated Seebeck Voltage for Thermal Characterization of Thermoelectric Materials

A simple and accurate experimental procedure to measure simultaneously the thermal properties (conductivity, diffusivity, and effusivity) of thermoelectric (TE) materials using their Seebeck voltage is proposed. The technique is based on analysis of a periodically oscillating thermoelectric signal generated from a TE material when it is thermally excited using an intensity-modulated laser source. A self-normalization procedure is implemented in the presented method using TE signals generated by changing the laser heating from one side to another of the TE material. Experiments are done on a polyaniline carbon nanohybrid (6.6 wt.% carbon nanotubes), yielding a thermal conductivity of 1.106 ± 0.001 W/m-K. The results are compared with the results from photothermal infrared radiometry experiments.     

激光光热法测试YBCO 高温超导带材热扩散率

根据激光光热法原理建立了高温超导带材低温真空环境下热扩散率测试系统。通过研究热扩散率与加热激光调制频率及热波通过样品时产生的相位差之间的关系，提出了激光光热法测试热扩散率实验数据处理新思路，消除了系统误差的影响。为了探讨测试方法的可靠性，以热扩散率已知的紫铜为标准样品进行了测试。在此基础上，对YBCO高温超导带材进行了测试，获得了其在40~120K温区的热扩散率数据。YBCO 高温超导带材热扩散率随温度升高而降低，尤其在40~60K温区下降较快。     

高功率激光辐照CFRP的温度场和应力场的数值分析

为了研究高功率激光致碳纤维/环氧树脂复合材料的热损伤规律,采用COMSOL软件对多层结构的碳纤维/环氧树脂复合材料的热应力进行模拟计算,取得了不同功率密度激光辐照复合材料的瞬态温度场与应力场的时空分布及变化规律.测量得到不同功率密度的激光作用碳纤维/环氧树脂后的损伤面积和损伤形貌,与数值模拟结果的趋势吻合.结果表明,靶...