Лазерная фототепловая диагностика неоднородных конденсированных сред

• Автор: Алешин, Владислав Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
§1. Экспериментальные методы регистрации температуры поверхности в фототепловой диагностике
1.1. Фотоакустический метод
1.2. Метод, основанный на наведенных изменениях показателя отражения
1.3 Пироэлектрический метод
1.4. Радиометрические методы
1.5. Метод “Мираж"
1.6. Измерение фототермических деформаций поверхности
§2. Методы интерпретации фототеплового отклика
2.1. Интерпретация аналитических решений уравнения теп лопроводности для неоднородностей специальной формы
2.2. Стохастические методы в фототепловой диагностике
2.3. Реконструкция теплофизических параметров неоднородной среды с помощью нейронных сетей
2.4. Метод обратной задачи в фототепловой диагностик
ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА И РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ ЗАДАЧЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ВОЛН В НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ И ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ЛАЗЕРНОЙ ФОТОТЕПЛОВОЙ ДИАГНОСТИКЕ
§1. Постановка прямой и обратной задачи
§2. Длина тепловой волны и глубина проникновения
§3. Характерные параметры и нормировки
§4. Решение обратной задачи лазерной фототепловой диагностики методом цепных дробей
2.4.1. Аналитическое решение разностного уравнения теплопроводности на поверхности среды
2.4.2. Выбор целевой функции
2.4.3. Численная минимизация целевой функции
2.4.4. Применение к задаче метода регуляризации А.Н. Тихонова
§5. Выводы
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОТОТЕПЛОВОГО ОТКЛИКА НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ И РЕКОНСТРУКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ТЕПЛОЕМКОСТИ
§1. Численное моделирование фототеплового отклика неоднородной среды
3.1.1. Профили неоднородности для закаленной стали
3.1.2. Алгоритм расчета амплитуды и фазы фототеплового отклика
3.1.3. Интерполяция амплитуда и фазы фототеплового сигнала в произвольных радиальных точках
3.1.4. Наложение случайного «шума»
3.1.5. Значение теплопроводности на поверхности и Ханкель-трансформанта сигнала
§2. Реконструкция теплоемкости и теплопроводности наоснове генерированного массива данных
3.2.1. Обратное преобразование Ханкеля и переход к представлению фототеплового отклика в пространственных частотах
3.2.2. Интерполяция фототеплового отклика в узлах сетки а>1>ю частоте модуляции
3.2.3. Интерполяция фототеплового отклика в узлах сетки по пространственной частоте
3.2.4 Обращение отклика в переменных ('со, в)
§3. Выбор ОПТИМАЛЬНЫХ значений параметров алгоритма
3.3.1. Оптимальный выбор параметров сетки по глубине х
3.3.2. Выбор сеточных параметров Ns, N„ и S,°max
3.3.3. Оптимизация дискретного преобразования Ханкеля
3.3.4. Выбор числа итераций
3.3.5. Выбор параметров регуляризации
3.3.6. Выбор параметров минимизирующей процедуры
§4. Выводы
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ РЕКОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ТЕПЛОЕМКОСТИ
§ 1. Реконструкция теплопроводности и теплоемкости на основе непосредственно вычисленного Ханкель-преобразования сигнала
§2. Реконструкция распределений теплопроводности и теплоемкости на основе «зашумленного» отклика, полученного в результате численного моделирования
§3. Сравнение теоретических и экспериментальных данных для фототеплового отклика
§4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

будем называть фототепловым откликом среды.
Целью наших исследований является реконструкция профилей теплопроводности к(х) и теплоемкости с(х) среды, исходя из известного фототеплового отклика, т.е. заданных р(г,со) л ф(г,со).
На рис. 2.2 и 2.3 приведены типичные распределения амплитуды и фазы для однородного стального образца, а также для образца, подвергнутого лазерной закалке. Различия между этими кривыми обусловлены неоднородностью и являются источником информации для ее детальной реконструкции.
§2. Длина тепловой волны и глубина проникновения
Запишем сначала решение задачи (2.11-2.13) для случая однородной среды (с(х)=со=соп51, к(х)=к(у=сош1:):
Ненулевая мнимая часть величины ц отвечает волновому характеру решения, действительная характеризует затухание. Введем длину тепловой волны соотношением: