01
Entwodiksyon
Teknoloji deteksyon optik jwe yon wòl santral nan tès ultrasons lazè (LUT) e li gen avantaj sou detèktè piezoelectric tradisyonèl yo. Deteksyon optik ki pa -kontak pa entèfere ak jaden an ultrasons epi li pèmèt pwen deteksyon yo deplase rapidman ak presizyon espasyal egzak. Deteksyon optik kouvri yon ranje frekans lajè nan gwo -bann frekans, sa ki fè li kapab idantifye ak analize vag ultrasons. Kontrèman, detèktè piezoelectric fè fas a defi nan detekte siyal frekans segondè yo akòz limit pwopriyete materyèl yo. Sepandan, sansiblite nan deteksyon optik siyifikativman diminye lè yo fè fas ak objè gaye. Efè vag ultrasons sou yon gwo bout bwa limyè ka sitou klase nan modulation entansite ak faz oswa modulation frekans. Akòz frekans trè wo nan limyè, fotodetektè aktyèl yo pa ka mezire dirèkteman faz limyè a epi yo ka sèlman detekte entansite limyè. Pou jwenn enfòmasyon faz nan gwo bout bwa limyè a, gwo bout bwa a dwe modulation pou konvèti enfòmasyon faz nan enfòmasyon entansite, ki Lè sa a, refè nan demodulasyon.
02
Teknik modulasyon entansite
Teknik modulasyon entansite jwenn vibrasyon sifas ak done deplasman pa kontwole fluctuations nan entansite limyè. Apwòch sa a gen ladan prensipalman teknik ponp-sond, teknik defleksyon optik, ak teknik difraksyon griyaj sifas yo. Yo itilize teknik ponp-sond pou karakterize dinamik ultrarapid ak mikwo- nan repons acoustik nanokal. Kòm ilistre nan Figi 1, prensip la enplike nan itilize gwo -enèji ponp limyè pou pwovoke deformation tèrmoelastik pasajè oswa segondè -frekans ultrasons pulsasyon nan materyèl la, ki te swiv pa echantiyon ak limyè sond ki gen yon reta tan kontwole. Latwoublay endèks refractive oswa deplasman ki te koze pa ultrason a chanje karakteristik refleksyon limyè ankèt la. Lè yo ajiste delè tan ant de pulsasyon yo lè l sèvi avèk yon etap tradiksyon mekanik, sistèm nan ka anrejistre evolisyon dinamik ultrason sou yon echèl pikosekond oswa femtosecond. Teknik defleksyon optik detekte enklinezon jeyometrik lokal pwovoke pa vag acoustic sifas yo. Lè ltrason an pase nan pwen deteksyon an, ti panche sifas la lakòz devyasyon espasyal nan gwo bout bwa a limyè reflete. Lè yo entwodwi obstak fizik nan chemen an optik, deplasman angilè yo konvèti nan fluctuations entansite limyè ki resevwa pa detektè a. Frekans nan fluctuations sa yo dirèkteman reflete karakteristik fizik yo nan sifas la acoustic jaden. Teknik difraksyon griyaj sifas yo apwopriye pou sifas ki gen mikrostruktur peryodik. Kòm ultrason pwopagasyon, li souvan lakòz ti ajisteman nan griyaj la, ki an vire chanje ang yo ak distribisyon enèji nan travès yo difrakte. Lè yo kontwole chanjman nan entansite limyè difrakte nan lòd espesifik, sistèm nan ka ekstrè enfòmasyon sou deplasman dinamik sifas nan nivo sub-nanomèt.
03
Faz Modulation ak entèferometri Fabry-Perot
Teknoloji modulation faz itilize prensip entèferans limyè aderan pou konvèti chanjman faz modulasyon pa vibrasyon ultrasons nan varyasyon nan entansite franj entèferans. Teknoloji sa a anjeneral reyalize nanomèt-nivo presizyon oswa menm pi ba. Deteksyon entèferometrik ka divize an referans-entèferans limyè ak entèferans pwòp tèt ou-referans. Referans-limyè entèferans gen ladann zewo-chemen-diferans entèferans ak entèferans eterodin, pandan ke plan pwòp tèt ou-referans yo enkli entèferans reta, entèferans adaptab olografik, ak deteksyon gaye lazè. Nan plan demodulasyon faz, entèferomètr Fabry-Perot se teknik debaz pou deteksyon ultrasons lazè. Metòd sa a reyalize sipèpozisyon aderan nan travès miltip atravè yon kavite sonan ki fòme pa de miwa ki trè reflektif (Figi 2). Lè limyè ankèt la pote enfòmasyon sou faz Vibration sifas antre nan kavite a, travès yo reflete plizyè fwa ant miwa yo, sa ki fè franj entèferans yo trè byen file. Lè ultrasons -deplasman pwovoke lakòz yon chanjman faz, kondisyon sonorite a dérive, ki mennen ale nan fluctuations lineyè dramatik nan entansite limyè transmèt oswa reflete. Konpare ak entèferomèt Michelson konvansyonèl yo, entèferomèt Fabry-Perot montre pi wo tolerans nan vibrasyon mekanik anviwònman an epi yo posede pi gwo kolimasyon optik, sa ki lakòz pi bon sansiblite lè yo fè fas ak sifas ki graj nan konpozan ayewospasyal gwo. Lè yo kontwole longè kavite a ak seramik piezoelektrik, sistèm lan ka bloke pwen fonksyònman an nan rejyon ki pi sansib nan koub entèferans la, sa ki pèmèt ekstraksyon segondè -linearite nan fèb siyal Vibration acoustic. Anplis de sa, entèferomètr adaptab olografik sèvi ak kristal fotorefraktif pou anrejistre dinamik entèferans, otomatikman konpanse pou distòsyon vag ki te koze pa twoub anviwònman an oswa mòfoloji sifas konplèks, amelyore estabilite sistèm nan anviwònman endistriyèl difisil. Teknoloji deteksyon gaye lazè kaptire enfòmasyon vibrasyon pa analize evolisyon dinamik distribisyon jaden tachte. Malgre ke rezolisyon absoli deplasman li yo se yon ti kras enferyè a pi bon kalite metòd entèferometrik, li gen gwo solidite lè manyen sifas ki pa trete, ki trè gaye, sèvi kòm yon apwòch konplemantè pou karakterize materyèl konplèks ayewospasyal (jan yo montre nan Figi 3). Enterferomèt eterodin jenere siyal bat lè yo entwodwi yon diferans frekans, efektivman adrese pwoblèm DC siyal drift ak amelyore presizyon mezi nan anviwònman dinamik.
04
Rezime
Prensip la deteksyon optik nan tès ultrasons lazè etabli yon sistèm konplè soti nan konvèsyon nan enèji fizik nan siyal faz demodulation. Teknoloji modulasyon entansite, ak estrikti entwisyon li yo ak repons an tan reyèl-, jwe yon wòl enpòtan nan siveyans pwosesis gwo-vitès ak mikro-nano karakterizasyon. Teknoloji modulasyon faz, ki reprezante pa entèferomèt Fabry-Pérot, simonte limit yo nan deteksyon ki pa-kontak an tèm de sansiblite ak rezolisyon atravè metòd presi koyerans optik. Mòd deteksyon totalman ki pa-kontak sa a non sèlman adrese defi evalyasyon sou entènèt konpozan koube konplèks yo, men tou li bay sipò teyorik enpòtan ak chemen teknik pou siveyans sante materyèl yo pandan tout sik lavi yo.
