聲峰超聲波淺析超聲波頻譜分析技術測量薄層厚度（一）
發布者： 發布時間：2023/2/8 15:02:01
材料的組織結構決定了其各方面的性能，在實際應用中需要對材料組織結構予以無損表征。超聲波頻譜分析技術在材料組織表征中顯示出一定優勢， 并在多晶材料晶粒尺寸及其分布、織構、密度、介質幾何尺寸(如涂層厚度)等方面取得研究成果。本章簡要介紹了頻譜分析技術在薄層厚度測量、表面粗糙度及周期性結構的表征、多晶金屬晶粒尺寸測量以及微觀組織表征等方面的研究進展。
超聲波在水/薄層/基體組成的多界面結構中傳播時(見圖8-1)，若超聲波脈沖寬度大于超聲波在薄層中往返一次的傳播時間，則薄層/基體界面處的反射波與水/薄層界面處的反射波在時域上發生混疊，此時利用傳統時域方法對薄層厚度進行測量存在困難。
實際上，時域信號的混疊會引起寬頻信號中特定頻率下的信號發生干涉效應，根據這種干涉效應，可以在信號的頻域內獲得薄層厚度和聲速的相關信息。目前，超聲波聲壓反射系數頻譜分析方法作為一種有效的表征薄層和涂層的手段，已經被許多研究人員所采用。
7.4節中已給出了層狀介質聲壓反射系數V的幅度|V|和相位Φ的表達式:
進一步分析式(8-1)和式(8-2)，發現當
|V|取得一系列極小值，而 Φ值為零，對應的頻率值稱為諧振頻率，以fn表示:
式中， Δf表示相鄰諧振頻率間的差值。
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