激光辐照复合陶瓷的偏振光谱成像探测研究

论文摘要

自强激光迅猛发展以来,研究激光致材料损伤的检测方法引起了越来越多研究者的兴趣,各种测试方法层出不穷,为激光损伤机理的研究丰富了实验论证。由于激发光和喷溅物等因素干扰,导致脉冲激光致材料损伤的实时演化探测困难,包括材料物理性能的一系列临界边缘状态的难以确定。为此,本文提出了“偏振光谱成像的损伤识别在线检测”方法,结合偏振双向反射分布函数的探测原理和数学模型,研究偏振光谱成像主被动探测复合陶瓷在激光辐照下的损伤演化过程。依据斯托克斯(Stokes)矢量分析法分析复合陶瓷材料表面随激光脉冲数目和脉冲能量增加所引起的损伤变化规律。将实时测量的偏振光谱图像与显微图像的损伤形貌进行对比分析,利用图像融合处理技术提取偏振特征图像,在典型的偏振参量I、Q、U、V、偏振度(Degree of Polarization,DOP)和偏振角(Angle of Polarization,AOP)下对损伤现象及细节进行表征,结合理论研究建立偏振信息与损伤信息间的关系,进而开展复合陶瓷材料的损伤机理分析。本文不仅为激光损伤实时探测提供了一种新的方法,为其他强光干扰下的探测识别奠定了基础,同时也为复合陶瓷材料激光损伤机理的研究丰富论证。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外发展现状

1.2.1 引言

1.2.2 复合陶瓷损伤机理研究现状

1.2.3 激光损伤检测方法的国内外发展现状

1.2.4 偏振光谱成像探测技术的国内外发展现状

1.3 论文主要研究内容

第二章偏振光谱成像理论基础与纳秒激光与物质相互作用机理

2.1 偏振光的描述

2.1.1 琼斯矢量法

2.1.2 斯托克斯参量法

2.2 偏振光谱成像探测技术原理

2.2.1 光谱成像调谐原理

2.2.2 偏振成像调制原理

2.3 偏振光谱图像目标检测方法

2.3.1 目标偏振反射光谱pBRDF测量

2.3.2 基于信息融合的偏振光谱信息提取方法

2.4 纳秒激光辐照复合陶瓷的损伤机理理论

2.5 纳秒激光诱导等离子体的原理

2.6 本章小结

第三章偏振光谱成像探测激光损伤复合陶瓷材料方法研究

3.1 引言

3.2 基于液晶调制器的偏振光谱成像探测系统

3.2.1 系统整体结构与工作原理

3.2.2 系统硬件指标

3.2.3 系统软件控制部分

3.3 基于液晶调制器的显色偏振对偏振光谱成像系统影响研究

3.3.1 检测显色偏振的实验装置

3.3.2 显色偏振实验结果

3.3.3 显色偏振理论研究

3.3.4 液晶调制器的电压-延迟特性

3.3.5 显色偏振的分析与结论

3.4 偏振光谱成像系统的STOKES传输方程数学推导

3.5 本章小结

第四章纳秒激光烧蚀复合陶瓷材料实验研究

4.1 引言

4.2 偏振光谱成像法探测激光烧蚀复合陶瓷材料实验装置

4.2.1 偏振光谱成像法探测纳秒激光烧蚀复合陶瓷材料的实验器材及参数

4.2.2 偏振光谱成像法探测纳秒激光辐照复合陶瓷材料的实验原理图

4.2.3 偏振光谱成像探测法探测激光辐照复合陶瓷材料实验过程

4.3 偏振光谱成像探测法主动照明探测激光辐照复合陶瓷材料实验研究

4.3.1 纳秒激光辐照复合陶瓷材料的光谱分析

4.3.2 基于OM的纳秒激光辐照复合陶瓷的损伤形貌特征

4.3.3 偏振光谱成像法主动探测激光辐照复合陶瓷的实验结果与初步分析

4.3.4 主动探测实验结果的图像融合处理结果及分析

4.4 偏振光谱成像探测法被动探测激光辐照复合陶瓷的实验研究

4.5 本章小结

第五章总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 叶莹

导师: 谭勇

关键词: 偏振光谱成像,激光辐照复合陶瓷,在线检测方法,损伤形貌

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,物理学,无机化工,无线电电子学

单位: 长春理工大学

分类号: O436.3;TN249;TQ174.758.22

总页数: 69

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