熱障涂層(thermal barrier coatings,TBCs)具有耐高溫、防腐蝕、耐磨性能好和導(dǎo)熱率低等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)中渦輪葉片的熱防護(hù),是渦輪葉片的關(guān)鍵技術(shù)之一

。熱障涂層是一種陶瓷涂層,主要結(jié)構(gòu)包括陶瓷層、黏接層及合金基體層,其中陶瓷層的厚度直接影響熱障涂層的熱障效果

。而且在服役過(guò)程中,由于熱循環(huán)載荷、沖刷腐蝕等因素,熱障涂層還會(huì)減薄甚至脫落,嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致渦輪葉片損毀,所以對(duì)熱障涂層陶瓷厚度的有效檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)的重要研究?jī)?nèi)容。

葉曉曉還是不做聲，涂當(dāng)翻轉(zhuǎn)身?yè)卧诘厣?，拿狗尾草掃著她的臉，葉曉曉忍著，還是不做聲。涂當(dāng)突然伸出手來(lái)?yè)纤目┲ǜC，葉曉曉實(shí)在是忍不住了，伸出手反擊，兩人頓時(shí)扭打成一團(tuán)。

太赫茲波通常是指頻率為0.1THz～10THz、波長(zhǎng)為0.03～3 mm的電磁波。太赫茲波具有相干性、瞬態(tài)性和寬頻帶等突出性能,能夠穿透陶瓷、塑料等物質(zhì),可實(shí)現(xiàn)高精度定量檢測(cè)且對(duì)人體和被檢測(cè)物無(wú)任何損害,使得太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)(terahertz time domain spectroscopy,THzTDS)在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域有巨大發(fā)展前景。采用THz-TDS測(cè)量熱障涂層厚度的關(guān)鍵問(wèn)題是準(zhǔn)確得到陶瓷層折射率,而陶瓷層的折射率并非定值,Watanabe等研究發(fā)現(xiàn)熱障涂層的主要材料釔穩(wěn)定氧化鋯(yttria-stabilised zirconia,YSZ)的折射率與其微觀結(jié)構(gòu)有關(guān),折射率分布區(qū)間為4～6,且太赫茲波頻率越高材料折射率越大,所以固定的折射率不適用于熱障涂層樣本厚度測(cè)量

。White等研究使用THz-TDS對(duì)熱障涂層試塊進(jìn)行測(cè)厚,首先基于已知的熱障涂層厚度反推得到折射率,然后使用THz-TDS計(jì)算厚度,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱障涂層折射率取統(tǒng)計(jì)平均值3.73時(shí),測(cè)量結(jié)果誤差可以達(dá)到2%,雖然獲得了較高的精度但需要制作標(biāo)準(zhǔn)試塊測(cè)量折射率

。Fukuchi等通過(guò)頻譜提取太赫茲信號(hào)頻域特征,同時(shí)獲取熱障涂層的折射率和信號(hào)飛行時(shí)間,利用該方法測(cè)量得到的熱障涂層厚度相對(duì)誤差可以達(dá)到約30 μm,但由于熱障涂層厚度一般在500 μm以下,因此相對(duì)誤差較大難以滿(mǎn)足檢測(cè)需求

。曹丙花等建立太赫茲波測(cè)量多層涂層厚度理論模型,采用教與學(xué)優(yōu)化算法將理論模型擬合檢測(cè)信號(hào),從而得到被檢測(cè)涂層的厚度、折射率等各項(xiàng)參數(shù),厚度測(cè)量相對(duì)誤差可以達(dá)到1.5%以?xún)?nèi),但是單次實(shí)驗(yàn)需要計(jì)算約50 s

。綜上所述,目前熱障涂層的太赫茲測(cè)厚方法在計(jì)算準(zhǔn)確率、計(jì)算效率等方面難以兼顧,而同時(shí)滿(mǎn)足高效與準(zhǔn)確在太赫茲測(cè)厚技術(shù)的工程應(yīng)用上具有重要價(jià)值,因此研究高效且準(zhǔn)確的熱障涂層太赫茲測(cè)厚方法具有重要意義。

時(shí)域有限差分方法(finite difference time domain,FDTD)是對(duì)電磁場(chǎng)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量在時(shí)間和空間上采用交替采樣的離散方式,將Maxwell方程組轉(zhuǎn)化成差分方程,在時(shí)間軸上求解空間電磁場(chǎng),便于計(jì)算不規(guī)則、不均勻材料的電磁輻射相關(guān)問(wèn)題,目前已廣泛應(yīng)用于太赫茲仿真。Lopato等使用FDTD方法仿真了太赫茲波在單一介電結(jié)構(gòu)中的傳播情況

。Tu等利用FDTD方法對(duì)太赫茲波在船舶防護(hù)涂層中的傳播機(jī)理進(jìn)行了研究

。周桐宇等使用FDTD方法對(duì)玻璃纖維、橡膠等材料太赫茲無(wú)損檢測(cè)機(jī)理進(jìn)行了研究

。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上,以光電導(dǎo)天線太赫茲時(shí)域光譜儀工作原理為基礎(chǔ),考慮太赫茲波偏振方向?qū)φ凵渎视?jì)算的影響,提出一種熱障涂層厚度計(jì)算方法,相對(duì)于傳統(tǒng)太赫茲測(cè)厚方法,本方法無(wú)需制作任何標(biāo)準(zhǔn)試塊測(cè)量熱障涂層材料在太赫茲波段的折射率。然后引入FDTD方法建模仿真熱障涂層太赫茲?rùn)z測(cè)過(guò)程,驗(yàn)證模型的理論正確性,同時(shí)采用太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)對(duì)本計(jì)算模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證本方法的實(shí)際計(jì)算效果并進(jìn)行分析優(yōu)化。

1 熱障涂層測(cè)厚原理

1.1 太赫茲波傳播路徑

熱障涂層由陶瓷層、黏接層、合金基底層3部分組成,其中陶瓷層材料一般為YSZ,黏接層材料一般為MCrAlY金屬

。入射熱障涂層的太赫茲波可在空氣與陶瓷層界面發(fā)生反射和透射,透射后可繼續(xù)傳播至黏接層。由于金屬導(dǎo)電性良好對(duì)電磁波近乎全反射,透射的太赫茲波在陶瓷層與黏接層界面發(fā)生近乎全反射,因此太赫茲?rùn)z測(cè)信號(hào)無(wú)法傳播至合金基底層,僅在陶瓷層內(nèi)傳播。本文以垂直入射太赫茲波為檢測(cè)信號(hào),僅考慮太赫茲波實(shí)際作用部分,忽略熱障涂層的合金基底層,太赫茲波傳播路徑如圖1所示。

該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,檢測(cè)成本較高,而且在服役過(guò)程中熱障涂層結(jié)構(gòu)也會(huì)因溫度等服役環(huán)境因素而變化,從而導(dǎo)致折射率變化,固定的折射率難以適配熱障涂層不同工況、不同服役階段的折射率。針對(duì)該問(wèn)題本文基于太赫茲時(shí)域信號(hào)直接提取熱障涂層折射率,無(wú)需制作任何標(biāo)準(zhǔn)試塊即可計(jì)算得到熱障涂層厚度。

1.2 太赫茲波相位變化分析

太赫茲波從空氣垂直入射熱障涂層,實(shí)質(zhì)為從光疏介質(zhì)入射光密介質(zhì)。根據(jù)菲涅耳定律,透射波與入射波同相。對(duì)反射波而言,當(dāng)太赫茲波為垂直偏振波即S波時(shí),會(huì)發(fā)生反相,當(dāng)太赫茲波為水平偏振波即P波時(shí),與入射波同相。在渦輪葉片合金基底發(fā)生反射后的太赫茲回波為從光密介質(zhì)入射光疏介質(zhì),透射波與入射波同相,S波的反射波與入射波同相,P波的反射波與入射波反相。太赫茲前3次回波相對(duì)于入射波相位變化關(guān)系如表1所示。

1.3 測(cè)厚原理

回彈完成后,混合物在失水收縮過(guò)程中，膠凝物質(zhì)穩(wěn)定鏈接在黏土團(tuán)粒之間，會(huì)抑制顆粒間距的縮小；同時(shí)，部分納米氧化硅填充在蒙脫石晶層間，抑制了蒙脫石的收縮性。

(1)

式中:

為陶瓷層厚度;

為光速;Δ

為兩次回波的時(shí)間間隔;

為陶瓷材料的折射率。

某商住小區(qū)工程是B市先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)中心樓板，工程包含了6棟主要建筑、2個(gè)地下車(chē)庫(kù)，高層住宅建筑地上層數(shù)是31層，地下1層。此次工程中為了充分滿(mǎn)足施工質(zhì)量目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，對(duì)外墻和屋面建筑施工使用了以下節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)方法：①對(duì)于該建筑項(xiàng)目的外墻部分，墻面涂料使用的是具備良好的防水性與透氣性8mm厚的纖維水泥漿當(dāng)作基層涂料，選取了25mm厚的干掛石板施工，透孔縫進(jìn)行封膠處理。②對(duì)于該建筑項(xiàng)目的屋面，選擇采用泥聚苯發(fā)泡顆粒現(xiàn)澆找坡，任搗任抹，使用1：3的配比水泥砂漿鋪筑20mm厚度開(kāi)展找平處理。而外墻粘結(jié)層則使用的是3～5mm厚的B型聚合物水泥砂漿粘結(jié)層，使用7～10mm的地磚面材進(jìn)行鋪實(shí)。

在測(cè)量厚度時(shí),Δ

與

為必需的兩個(gè)參數(shù),兩次回波間隔可以通過(guò)THz-TDS直接測(cè)得。陶瓷層的折射率未知,而且該值與熱障涂層陶瓷層結(jié)構(gòu)有關(guān),為區(qū)間值

。傳統(tǒng)方法通過(guò)制造標(biāo)準(zhǔn)試塊樣本,在已知熱障涂層厚度的情況下反推折射率,從而獲得熱障涂層陶瓷材料在太赫茲波段的折射率,折射率計(jì)算方法為

(2)

圖1中

為入射太赫茲波,在空氣與陶瓷層界面發(fā)生反射和透射,反射波形成第1次回波

;透射波在黏接層發(fā)生全反射傳播至陶瓷層與空氣界面,透射部分形成第2次回波

;反射部分重新傳播至黏接層重復(fù)上述過(guò)程,形成第3次回波

及后續(xù)更高次回波。4次及以上的高次回波在實(shí)際應(yīng)用中受到涂層厚度、傳播衰減等因素影響難以檢測(cè)到,因此實(shí)際應(yīng)用中主要采用前3次回波

、

、

。

2 熱障涂層厚度計(jì)算方法

2.1 光電導(dǎo)天線檢測(cè)太赫茲波原理

光電導(dǎo)天線技術(shù)(photoconductive antenna,PCA)是激勵(lì)和檢測(cè)太赫茲波的主流技術(shù)之一

,也是當(dāng)前多數(shù)商用太赫茲時(shí)域光譜儀采用的技術(shù)方案。光電導(dǎo)天線由制作在半導(dǎo)體基片上的兩個(gè)電極組成,太赫茲信號(hào)示意圖如圖2所示。

光電導(dǎo)天線檢測(cè)太赫茲信號(hào)的原理為:將飛秒泵浦光發(fā)射到探測(cè)天線電極上并產(chǎn)生偏置電場(chǎng),太赫茲波入射到光電導(dǎo)天線上形成載流子,載流子在偏置電場(chǎng)作用下向兩級(jí)定向移動(dòng)形成電流,通過(guò)電流計(jì)等裝置測(cè)量電流大小即可獲得太赫茲電場(chǎng)時(shí)域變化曲線,該電流強(qiáng)度與太赫茲場(chǎng)的強(qiáng)度正相關(guān),因此太赫茲時(shí)域信號(hào)幅值直接反映了太赫茲場(chǎng)強(qiáng)大小。

案例5 假定有一組變量，其中X1，X2，X3，X4是自變量，Y是因變量，自變量對(duì)因變量有影響，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表14.試求Y對(duì)X1，X2，X3，X4的最佳線性模型.

2.2 熱障涂層折射率提取方法

設(shè)垂直入射太赫茲波復(fù)數(shù)形式電場(chǎng)方程為

腕表搭載精準(zhǔn)的瑞士石英機(jī)心，防水深度達(dá)30米，確保日常使用的持久精確。粉色鍛質(zhì)表帶精致柔美，可在腕間環(huán)繞兩圈。表帶針扣亦鑲嵌11顆圓形明亮式切工鉆石，展現(xiàn)海瑞溫斯頓對(duì)細(xì)節(jié)一貫的精心考究。

=

exp[i(

-

)]

(3)

式中:

為電磁波在介質(zhì)中的傳播速度,

小于光速,則折射率大于1,可據(jù)此篩選式(12)結(jié)果。

(4)

(5)

(6)

(7)

式中:

為空氣的折射率,近似為1;

為陶瓷層的折射率;

、

為由空氣層入射陶瓷層的反射率和折射率;

、

為由陶瓷層入射空氣層的反射率和透射率。第1、第2、第3次回波傳播過(guò)程則可分別表示為

=-

(8)

=-

(9)

(10)

式中:

為從陶瓷層入射金屬層的反射率,近似為1;

為陶瓷層內(nèi)太赫茲波一個(gè)回程的透射損耗;正、負(fù)號(hào)代表太赫茲波電場(chǎng)在分界面由于半波損失造成相對(duì)于入射波的相位變化。通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算消去未知且難以測(cè)得的中間量可以得到

(11)

式(11)左側(cè)視為可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的未知量

,該值大小與測(cè)得太赫茲波信號(hào)振幅相關(guān)。將式(4)～(7)代入式(11)可得陶瓷層折射率計(jì)算表達(dá)式

(12)

根據(jù)Maxwell電磁場(chǎng)理論,物質(zhì)的折射率為

(13)

式中:

為入射太赫茲波電場(chǎng);

為太赫茲波電場(chǎng)振幅;

為初始空間位置;

為角頻率;

為時(shí)間。假設(shè)入射太赫茲波為S波,根據(jù)菲涅耳定律有

假設(shè)入射太赫茲波為P波,在空氣與陶瓷層界面處折射率與透射率由式(4)～(7)分別變化為

(14)

(15)

(16)

(17)

將式(14)～(17)代入式(11)得到當(dāng)太赫茲波為

波時(shí)的折射率

(18)

YSZ陶瓷片表面經(jīng)過(guò)打磨,表面粗糙度輪廓算數(shù)平均偏差約為0.8 μm。鋁合金基板表面經(jīng)過(guò)拉絲,表面粗糙度輪廓算數(shù)平均偏差約為0.8 μm。將YSZ陶瓷片壓緊在鋁合金基板上并用夾板從邊緣固定,較光滑的表面可以盡可能使夾層空氣排出,模擬熱障涂層陶瓷層、黏接層結(jié)構(gòu)。

2.3 熱障涂層厚度計(jì)算方法

熱障涂層的測(cè)厚數(shù)學(xué)模型如式(1)所示,將式(12)計(jì)算結(jié)果代入式(1)可以得到基于太赫茲時(shí)域信號(hào)的熱障涂層厚度計(jì)算模型為

傳統(tǒng)國(guó)畫(huà)中常常強(qiáng)調(diào)虛實(shí)結(jié)合的重要性，在粉彩瓷繪畫(huà)上同樣十分注重這項(xiàng)規(guī)律。粉彩花鳥(niǎo)瓷畫(huà)作品在表達(dá)虛實(shí)造型關(guān)系的時(shí)候同樣需要畫(huà)者的深思熟慮與畫(huà)面需要經(jīng)得起考究。

(19)

未知量Δ

和

均可通過(guò)單次太赫茲?rùn)z測(cè)信號(hào)提取計(jì)算得到,無(wú)需額外制作標(biāo)準(zhǔn)試塊。對(duì)于熱障涂層而言,陶瓷層材料一般為YSZ。文獻(xiàn)[5]對(duì)太赫茲頻帶YSZ材料折射率進(jìn)行了研究,確定熱障涂層YSZ材料折射率分布區(qū)間為4～6,按照經(jīng)驗(yàn)式(19)可取

(20)

3 模型FDTD仿真驗(yàn)證及分析

FDTD方法是求解Maxwell方程組的時(shí)域方法,對(duì)電磁場(chǎng)中電磁場(chǎng)分量在時(shí)間和空間上采用交替采樣的離散方式,將Maxwell方程組轉(zhuǎn)化成差分方程,在時(shí)間軸上求解空間電磁場(chǎng)。為驗(yàn)證本文熱障涂層厚度計(jì)算方法,建立熱障涂層FDTD模型。設(shè)定陶瓷層厚度300 μm,黏接層為金屬材質(zhì),對(duì)太赫茲波反射率近似為1,陶瓷層折射率設(shè)定為4。采用0.1～4 THz平面波太赫茲源,初始幅值為1,水平方向?yàn)橹芷谛赃吔鐥l件模擬足夠大面積的熱障涂層,豎直方向?yàn)橥耆ヅ鋵?PML)邊界條件模擬太赫茲波在空間的發(fā)散。本文所采用太赫茲源最短波長(zhǎng)為0.075 mm,為保證計(jì)算收斂和計(jì)算精度,使網(wǎng)格步長(zhǎng)小于最短波長(zhǎng)的十分之一,所有方向網(wǎng)格步長(zhǎng)取0.2 μm,時(shí)間步長(zhǎng)取0.19 fs,總計(jì)算時(shí)長(zhǎng)30 ps。

圖3顯示了太赫茲波經(jīng)熱障涂層反射后接收到的太赫茲信號(hào)幅值圖,縱坐標(biāo)表示太赫茲信號(hào)振幅大小,橫坐標(biāo)表示時(shí)間。在FDTD仿真檢測(cè)信號(hào)中,前3次回波相位關(guān)系符合1.2節(jié)分析結(jié)果,單次回波脈寬約1.9 ps,各回波之間的飛行時(shí)間差約為7.99 ps,由于有多次反射回波,因此約25 ps處可以觀察到額外的回波脈沖。將前3次回波信號(hào)對(duì)應(yīng)峰谷處振幅值共7組代入式(12)、(20)中,熱障涂層折射率及厚度計(jì)算結(jié)果如表2所示,表中Δ

、Δ

分別為

、

的相對(duì)誤差。

在太赫茲波垂直入射條件下,熱障涂層厚度計(jì)算的數(shù)學(xué)模型為

由計(jì)算結(jié)果可知,模型折射率計(jì)算結(jié)果與所設(shè)定真值之間最大相對(duì)誤差-2.26%,平均相對(duì)誤差-1.42%。模型厚度計(jì)算結(jié)果與所設(shè)定真值之間最大相對(duì)誤差2.12%,最大絕對(duì)誤差6.35 μm,平均相對(duì)誤差1.24%,平均絕對(duì)誤差3.73 μm。計(jì)算結(jié)果基本與設(shè)定真值保持一致。并且考慮到存在FDTD方法網(wǎng)格劃分精度及計(jì)算誤差帶來(lái)的影響,本厚度計(jì)算方法可正確提取熱障涂層折射率并計(jì)算厚度。

4 THz-TDS實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析

4.1 實(shí)驗(yàn)樣本與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

為驗(yàn)證本計(jì)算方法的實(shí)際使用效果,使用流延工藝制作YSZ陶瓷樣本模擬熱障涂層陶瓷層

,使用鋁合金基板模擬黏接層。YSZ陶瓷與鋁合金基板尺寸相同,尺寸均為5 cm×5 cm,YSZ陶瓷片厚0.3 mm,鋁合金基板厚2 mm。

式(18)結(jié)果與式(12)結(jié)果相同。若將任意偏振方向的太赫茲波視為S波與P波的矢量合成,則表明本折射率計(jì)算方法不受太赫茲波偏振方向影響。

覆蓋林區(qū)的通訊設(shè)備設(shè)施不健全，一些林區(qū)道路建設(shè)不到位，森林火災(zāi)隱患增強(qiáng)。撲火裝備機(jī)械化程度不高及撲滅森林大火能力不強(qiáng)，在發(fā)生緊急情況時(shí)，很難及時(shí)撲救，損失嚴(yán)重。生物防火林帶和防火隔離帶的建設(shè)滯后，原有防火林帶和生土帶年久失修、雜草叢生，失去防火功能，有的甚至變成引火載體。

本文使用反射式太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,該系統(tǒng)主要由上位機(jī)、接發(fā)共線適配探頭、飛秒激光器、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)等部分組成。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與探頭連接實(shí)現(xiàn)掃查、對(duì)焦等功能,飛秒激光重復(fù)頻率80 MHz,發(fā)射太赫茲波頻率為0.06～4 THz,聚焦距離18 mm,時(shí)間延遲窗口最高可達(dá)3 200 ps。反射式太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)工作原理如圖4所示,飛秒激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)激光分束器分為兩束,分別為泵浦光和探測(cè)光。接發(fā)共線適配器內(nèi)部包含非球面對(duì)焦透鏡和分束器,可對(duì)太赫茲入射波進(jìn)行聚焦,并將反射波傳導(dǎo)至PCA探測(cè)器。泵浦光射入PCA激發(fā)器,在偏置電壓作用下產(chǎn)生太赫茲波,經(jīng)聚焦后入射樣品;探測(cè)光射入PCA探測(cè)器,通過(guò)電流計(jì)測(cè)量反射波太赫茲電場(chǎng)變化獲取信號(hào)波形,上位機(jī)通過(guò)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換收集太赫茲信號(hào)。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與誤差分析

調(diào)整時(shí)間延遲窗口至適當(dāng)值,采集樣本太赫茲反射信號(hào)共4 096個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),信號(hào)時(shí)域波形如圖5所示。由圖5可知,太赫茲?rùn)z測(cè)信號(hào)的第1回波與第2回波的相位相同,第3回波與第1、第2回波相位相反。3次回波相位關(guān)系與第1.2節(jié)所述熱障涂層中太赫茲波相位變化關(guān)系相同,說(shuō)明本文所用方法正確模擬出了熱障涂層結(jié)構(gòu),陶瓷片與鋁合金基板良好接觸,沒(méi)有空氣等其他介質(zhì)干擾。

圖5中太赫茲?rùn)z測(cè)信號(hào)兩次回波之間間隔時(shí)間約為12.11 ps,將YSZ陶瓷厚度與時(shí)間間隔代入式(2)以標(biāo)準(zhǔn)試塊法得到Y(jié)SZ陶瓷的折射率約為6.05。將前3次回波對(duì)應(yīng)峰谷處信號(hào)幅值共4組代入式(12)中,計(jì)算得到折射率如表3所示。

當(dāng)采用實(shí)驗(yàn)信號(hào)代入模型進(jìn)行計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)僅第1個(gè)峰值處有相對(duì)精確的計(jì)算結(jié)果,其余峰值處計(jì)算結(jié)果誤差較大,且第3組、第4組折射率計(jì)算結(jié)果誤差偏離極大。相較于圖3所示仿真信號(hào)波形,圖5所示實(shí)驗(yàn)信號(hào)的第2回波與第3回波相較于前一回波振幅衰減極為明顯,實(shí)驗(yàn)信號(hào)第3回波的第3、第4個(gè)峰的幅值衰減至0.1以下,顯著的衰減導(dǎo)致本方法計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生巨大誤差。產(chǎn)生該現(xiàn)象主要原因可能為:①THz-TDS使用寬帶太赫茲信號(hào),不同波段太赫茲波的衰減特性存在差異

;②YSZ材料對(duì)太赫茲波的吸收和散射;③材料表面粗糙度對(duì)太赫茲波的散射;④在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下大氣尤其是水蒸氣對(duì)太赫茲信號(hào)造成的吸收

。受以上因素影響,對(duì)應(yīng)波峰、波谷幅值已難以準(zhǔn)確反映太赫茲反射信號(hào)多次反射特征,因此采用對(duì)應(yīng)波峰、波谷處幅值進(jìn)行計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

第一組圖表顯示了職業(yè)與服務(wù)提供之間的相關(guān)關(guān)系，目的是為了以圖表的方式闡明：盡管經(jīng)濟(jì)問(wèn)題必然是醫(yī)院社會(huì)服務(wù)要解決的重大問(wèn)題，但卻并非是唯一重大的問(wèn)題。這些表格同樣反映在三等病人之間社會(huì)分類(lèi)的范圍問(wèn)題。許多相似的職業(yè)和服務(wù)類(lèi)型被分組列表于一般性題目之下，以便使表格簡(jiǎn)潔明了?！癝teering”一詞表示，探訪那些由外面的社會(huì)機(jī)構(gòu)或醫(yī)療機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)介的病人。通過(guò)特定診所，而且在將他們轉(zhuǎn)回最初來(lái)源機(jī)構(gòu)之時(shí)，為他們撰寫(xiě)一份包含醫(yī)生發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和推薦保健護(hù)理措施的報(bào)告。

4.3 實(shí)驗(yàn)計(jì)算方法優(yōu)化

太赫茲回波可以視為入射太赫茲波的分量,將太赫茲回波的整體振幅均值代入模型計(jì)算,通過(guò)求解回波整體振幅的平均值,將太赫茲信號(hào)衰減、吸收、散射等因素產(chǎn)生的誤差減小。

在樣本中心位置逐點(diǎn)掃查采集十組數(shù)據(jù),掃查步長(zhǎng)0.5 mm。單次太赫茲回波脈寬約3.39 ps,平均回波間隔12.112 ps。提取太赫茲波前3次回波,計(jì)算各回波振幅的均值,將第1、第2和第3回波振幅均值代入式(20)。將每組數(shù)據(jù)的回波時(shí)間間隔、YSZ樣本厚度代入式(2)計(jì)算得到折射率,進(jìn)一步可計(jì)算得十組數(shù)據(jù)的折射率平均值為5.97,將該值作為樣本折射率的參考值,優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算結(jié)果如表4所示。

取血后處死，取肝臟稱(chēng)重，測(cè)算臟器指數(shù)，以4%多聚甲醛固定，石蠟包埋切片，行HE染色，于顯微鏡下觀察肝組織病理學(xué)改變。

通過(guò)本方法計(jì)算出的折射率計(jì)算誤差大小與厚度計(jì)算誤差大小正相關(guān)。其中熱障涂層折射率最大相對(duì)誤差為11.56%,最小相對(duì)誤差0.67%,平均相對(duì)誤差0.22%。計(jì)算熱障涂層厚度最大絕對(duì)誤差36.84 μm,最大相對(duì)誤差12.28%,最小絕對(duì)誤差-0.9 μm,最小相對(duì)誤差-0.30%,平均絕對(duì)誤差3.45 μm,平均相對(duì)誤差1.15%,計(jì)算折射率、厚度的均方根差(root mean square error,RMSE)分別為0.41、20.89。個(gè)別計(jì)算結(jié)果誤差偏大,可能是由于YSZ陶瓷內(nèi)部密度不均勻、存在微氣泡等因素導(dǎo)致,但總體上計(jì)算結(jié)果與測(cè)量參考值基本吻合。

通過(guò)采用太赫茲回波平均振幅作為計(jì)算參數(shù),本方法計(jì)算的誤差大大降低,說(shuō)明太赫茲回波的振幅均值比波峰波谷單點(diǎn)振幅能更加準(zhǔn)確地反映各太赫茲回波變化關(guān)系。對(duì)于厚為300 μm的YSZ樣本,通過(guò)積累一定量數(shù)據(jù)后,本方法計(jì)算平均絕對(duì)誤差可達(dá)3.45 μm,平均相對(duì)誤差可達(dá)1.15%,相較于文獻(xiàn)[6]方法,相對(duì)誤差降低了42.5%,已經(jīng)具備一定測(cè)量參考價(jià)值。

5 結(jié) 論

針對(duì)熱障涂層無(wú)損測(cè)厚需求,本文結(jié)合光電導(dǎo)天線檢測(cè)太赫茲波原理,提出了一種無(wú)需制作標(biāo)準(zhǔn)試塊即可直接根據(jù)太赫茲時(shí)域檢測(cè)信號(hào)測(cè)量熱障涂層厚度的方法。采用FDTD方法及太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本計(jì)算方法的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)如下。

發(fā)燒是人體的自我保護(hù)機(jī)制之一，是人體在調(diào)動(dòng)免疫系統(tǒng)對(duì)抗疾病的過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的一種癥狀，因此發(fā)燒不完全是壞事兒。很多種疾病都可能引起發(fā)燒，體溫的高低與疾病的嚴(yán)重程度也不一定成正比。個(gè)人的體質(zhì)不同，體溫調(diào)節(jié)的敏感度也會(huì)不同，有的人輕微感冒就能燒很高，有的人即使嚴(yán)重感染了也不見(jiàn)得有很高的體溫。這里說(shuō)的“感染”可能是病毒感染，也可能是細(xì)菌等其他病原體感染。

(1)從太赫茲信號(hào)提取熱障涂層折射率。熱障涂層的折射率是測(cè)量熱障涂層厚度必須參數(shù),通過(guò)太赫茲信號(hào)直接計(jì)算得到折射率,適應(yīng)熱障涂層服役前后折射率變化,實(shí)現(xiàn)了無(wú)樣本熱障涂層測(cè)厚。

其一，側(cè)重兼顧全面.這是因?yàn)樵诿磕甑闹锌季碇?，三種變換分布在客觀題和解答題中，如2018年第24題是旋轉(zhuǎn)題，而第10、11題是翻折題，第16題是平移題；其二，三種變換不是孤立存在的，三種變換中“質(zhì)”的東西是相通的，掌握了一種變換，就會(huì)對(duì)另外的兩種變換產(chǎn)生方法上的類(lèi)比和思想上的啟迪.

(2)不受太赫茲波偏振方向影響。本方法同時(shí)適用于S波與P波及其他偏振方向的合成波,無(wú)需考慮太赫茲波偏振方向?qū)y(cè)量的影響,本方法具有良好的工程適用性。

(3)無(wú)需復(fù)雜信號(hào)處理模型。本方法從光電導(dǎo)天線檢測(cè)太赫茲波原理出發(fā),直接使用太赫茲時(shí)域信號(hào),無(wú)需對(duì)信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜處理,計(jì)算效率較高。

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