基于光學(xué)外差的光聲探測(cè)技術(shù)的研究.pdf

1、光聲技術(shù)是一種采用“光吸收-誘導(dǎo)光聲信號(hào)-超聲探測(cè)”的方式進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。由于該技術(shù)具有信息量大、無損檢測(cè)、靈敏度高和對(duì)比度高的特點(diǎn)，所以，近年來光聲技術(shù)的發(fā)展是非常迅速的。目前，光聲技術(shù)的應(yīng)用主要包括以下三個(gè)方面：光聲光譜技術(shù)、光聲成像技術(shù)及激光光聲檢測(cè)技術(shù)。
　　 光聲技術(shù)，是以檢測(cè)光聲信號(hào)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的，所以，光聲信號(hào)的檢測(cè)就成為光聲技術(shù)的關(guān)鍵。目前，光聲信號(hào)的檢測(cè)方法主要有兩類，一類是基于壓電材料換能器的方法，另一類是

2、基于光學(xué)檢測(cè)的方法。利用壓電材料將光聲壓轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這種技術(shù)較為成熟，同時(shí)也具有較高的靈敏度。然而，利用光學(xué)方法檢測(cè)光聲信號(hào)具有對(duì)比度高的優(yōu)點(diǎn)及直接成像的潛力，所以這種方法具有較大的優(yōu)勢(shì)。但是，在目前階段，基于光學(xué)方法檢測(cè)光聲信號(hào)的技術(shù)較少，而且不成熟，還不能廣泛應(yīng)用，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的方法受到材料及工藝的限制。為了突破這種限制，本文提出一種容易實(shí)現(xiàn)、靈敏度高的光學(xué)檢測(cè)光聲信號(hào)的新技術(shù)--基于光學(xué)外差的光聲檢測(cè)技術(shù)。
　　 本文主

3、要內(nèi)容：
　　 第一，研究了基于光學(xué)外差的微小振動(dòng)的檢測(cè)技術(shù)。光學(xué)外差技術(shù)具有非接觸測(cè)量，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在測(cè)速及測(cè)振領(lǐng)域。目前，應(yīng)用光學(xué)外差技術(shù)檢測(cè)波長量級(jí)的微小振動(dòng)，成果較多；但是振幅遠(yuǎn)小于波長的微小振動(dòng)的研究成果卻比較少。于是，本文基于光學(xué)外差技術(shù)，以較為成熟的大振幅（波長量級(jí)）測(cè)量理論為基礎(chǔ)，分析和討論了微小振幅情況下的測(cè)量理論。基于這個(gè)理論，搭建了檢測(cè)系統(tǒng)，制作光電探測(cè)器并進(jìn)行了微小振動(dòng)的檢測(cè)實(shí)

4、驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光學(xué)外差技術(shù)具有較好的檢測(cè)微小振動(dòng)的能力。
　　 其次，光聲信號(hào)是微弱信號(hào)，它在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)振動(dòng)振幅很小，可以考慮利用光學(xué)外差技術(shù)來檢測(cè)光聲信號(hào)。因此，本文搭建了基于光學(xué)外差方法檢測(cè)光聲檢測(cè)的系統(tǒng)，并成功實(shí)現(xiàn)了光聲信號(hào)的檢測(cè)。
　　 第三、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論，對(duì)周期信號(hào)和脈沖信號(hào)的檢測(cè)做了對(duì)比分析。同時(shí)也分析了系統(tǒng)相位的不穩(wěn)定給探測(cè)帶來的影響，并基于相位不穩(wěn)定的原因提出了改進(jìn)方案。