基于复Morlet小波相位的红外调制热像检测方法

为了提高红外调制热像法对复合材料缺陷的检测能力,研究了利用基于复Morlet小波相位分析的红外热像序列处理方法。依据热激励调制频率和红外图像采样频率,自适应地选择小波变换尺度总数,然后利用复Morlet小波系数相位从原始热像序列重建相位图序列。对含有分层缺陷的玻璃纤维增强复合材料参考试件进行了调制热像检测实验,以信噪比为评价指标对该方法的实际处理效果进行了定量评定,并与傅里叶变换法进行了对比。结果表明:复Morlet小波相位法可以分离调制热像信号的低频和高频噪声,能稳定地提取试件不同深度的分层缺陷,对热激励调制频率的变化有良好宽容性,因此是调制热像法的有效数据处理方法。

调制差示扫描量热法研究聚乳酸的结晶过程

本文分别采用了传统和调制差示扫描量热法(MDSC)研究了聚乳酸(PLA)的结晶过程,探索了MDSC中调制条件对结果的影响。结果表明,MDSC可以有效地分离PLA在受热过程中重叠的热效应,并将其分割为可逆曲线和不可逆曲线。MDSC模式下,随着升温速率的提高,曲线的分辨率和灵敏度同时得到提高,PLA的冷结晶温度逐渐升高,并观察到在PLA的冷结晶峰伴随有α″晶型向α′晶型转变;而PLA熔融温度不随升温速率的变化而变化,较高的升温速率下观察到PLA α′向α的晶型转变和α晶型的熔融是同时进行的。较长的调制周期也会同时提高曲线的分辨率和灵敏度,但是不会对PLA的相变温度造成影响。

固体火箭包覆层脱粘调制红外热波检测法的数值模拟

调制红外热波无损检测是一种可以检测材料内部缺陷的先进技术,在固体火箭发动机包覆层脱粘的诊断中有一定的应用前景。以有限元法对固体火箭发动机包覆层脱粘的调制红外热波检测法进行数值模拟,研究加热条件和结构对可检测性的影响。得出可检信息参数(表面过余温度幅值、相位和相位差)随热波激励条件(调制频率、热流强度)和结构参数(材料、缺陷大小、深度、厚度等)变化的规律。针对典型材料和结构尺寸,给出最佳调制频率、盲频以及相位差的预测值。调制红外热波检测法可用于固体火箭发动机包覆层脱粘的无损检测,检测条件可通过计算机仿真来优化。

复合材料蜂窝板脉冲热像检测和调制热像检测的比较研究

为了探索适合复合材料蜂窝板缺陷检测的红外热像检测法及热像信号处理方法,对蜂窝板的脉冲热像检测(PT)、调制热像检测(MT)及几种热像信号处理方法的缺陷检测能力进行了比较。在脉冲热像检测中,用脉冲相位法进行热像序列处理,并与最佳原始热像进行比较。在调制热像检测中,提出用离散傅里叶级数法和相关系数法进行热像序列处理,并与经典的四点法进行比较。研究结果表明,在蜂窝板脱粘缺陷的检测中,调制热像法的检测效果好于脉冲热像法。在调制热像法的信号处理中,离散傅里叶级数法和相关系数法的应用效果均好于四点法。在最佳调制频率下,以"调制热像-离散傅里叶级数"法进行蜂窝板脱粘缺陷的检测具有最大的缺陷探测能力。

复合材料调制热像检测的数值模拟

为了给复合材料结构的调制热波成像检测提供基础理论依据和操作参数窗口,用基于有限单元法的计算机数值模拟研究了复合材料层压板分层、脱粘的调制热像检测规律。分析了相位差与调制频率及缺陷深度的关系,提出了最佳检测频率、半高频带和盲频的预测方法,验证了利用盲频来估计缺陷深度的方法,提出利用最佳检测频率来估计缺陷深度的新方法。研究结果表明:最佳调制频率和盲频近似与缺陷深度的平方成反比;最大相位差及半高频带宽随缺陷深度的增大而减小;利用盲频和最佳调制频率都可以对缺陷深度进行定量估计,在缺陷深度为1~4mm的范围内,两种方法的估计误差分别在约9%和11%以内。

空间热梯度辅助的热调制反射光谱

给出一种新的通过空间热梯度辅助的热调制反射光谱方法，其关键是在空间光谱方法基础上加一热场梯度，无需对材料进行通常空间调制方法的特殊处理．将该方法应用于典型半导体材料ＧａＡｓ，清晰地观察到ＧａＡｓ材料的带间跃迁Ｅ０和其它诸如Ｅ０＋Δ０、Ｅ１、Ｅ１＋Δ１的高能带跃迁．

W-Mo复合离子掺杂VO_2薄膜热滞回线的热调制现象

以单晶Si(100)为基底,采用无机溶胶–凝胶法在其表面制备W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜。采用SEM、XRD等手段分析了薄膜的表面形貌和晶体结构。在热驱动下,利用原位FTIR分析了W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜半导体–金属相变性能。结果显示:单晶Si(100)表面VO2薄膜具有(011)择优生长取向,W6+、Mo6+取代了V4+在晶格中的位置,实现置换掺杂。热滞回线分析表明,与未掺杂VO2薄膜相比,V1-x-yMoxWyO2薄膜相变温度降低,滞后温宽减小,同时相变陡然性变差,相变温宽增大;在相变温度区间内,温度路径对红外透过率具有调制效果,其调制作用受原始热滞回线的制约。

调制示差扫描量热法测定ABS树脂玻璃化转变温度

采用调制示差扫描量热法测定了ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂)及其共混物基体树脂相的玻璃化转变温度(T_g),并研究了ABS树脂的升温过程与基础升温速率(β)、调制振幅(A_T)的相关性。实验结果表明,ABS2树脂及其共混物的总热流和可逆热流部分在100℃左右均有两个T_g,这可能是由于丙烯腈与苯乙烯相共混时相对分子质量有差异造成的,在不可逆热流曲线上也均有两个基本对应的吸热峰,且低温吸热峰的焓值较大;随β的增大,ABS1树脂的总热流和可逆热流部分的T_g基本呈升高趋势,不可逆热流部分的吸热峰的焓值逐渐减小;随A_T的增大,ABS1树脂总热流部分的T_g基本不变,但可逆热流部分的T_g降低,不可逆热流部分的吸热峰的焓值增大。

In_（0．2）Ga_（0．8）As／GaAs应变多量子阱结构的光调制反射和热调制反射谱的研究

对Ｉｎ（０．２）Ｇａ（０．８）Ａｓ／ＧａＡｓ应变多量子阱在７７Ｋ下的光调制反射谱（ＰＲ）和热调制反射谱（ＴＲ）进行了实验研究．对ＰＲ结果的线形拟合指认了应变多量子阱中子能级的跃迁，并与理论计算结果作了比较．实验对比确认ＰＲ中１１Ｈ、１３Ｈ等跃迁结构为非耦合态、具有电场调制机构的一阶微商性质．而１１Ｌ、３１Ｈ、２２Ｈ等跃迁结构为阶间耦合态，对这些隧穿耦合的低场调制产生三阶微商特性．

热Σ-Δ调制技术及在MEMS气体传感器中的应用

微加热器是MEMS气体传感器的重要功能部件,其结构设计与温度控制是MEMS气体传感器设计的重要环节。针对一类典型MEMS气体传感器设计了一款采用热Σ-Δ调制技术的电路,对其微加热器进行闭环温度控制,相比传统的模拟闭环控制电路,该电路结构简单,对元件失配性要求低,在实现温度控制的同时实现了加热器激励信号的数字化。此外,作为调节控制的MOS管工作在开关状态,显著降低其功耗和对功率容量的要求。重点介绍了微加热器的热电等效模型、热Σ-Δ调制控制的基本工作原理、实现电路与测试结果等,实验数据表明微加热器温度控制环路信噪比可达60 dB以上。将其应用于一款可探测挥发性有机物(VOC)的MEMS气体传感器,温度控制稳定性达到0.75%,满足了传感器性能要求。

应用固态热调制技术的全二维气相色谱-质谱联用法对工业废水中有机污染物的检测

采用新型固态热调制技术的全二维气相色谱-质谱联用法对某工业废水进行分析,定性检出162种主要的有机污染物。结果表明,有机污染物主要由苯系物和萘系物组成;同类化合物在全二维气相色谱谱图上呈规律性排布,可以方便地对性质相近的化合物进行归类分析;全二维气相色谱-质谱法具有更大的峰容量、更高的分辨率和灵敏度,是复杂样品的准确可靠的分析方法。

温度调制热分析技术对预吸热峰的研究

以快速的冷却速率冷却熔体获得的金属玻璃通常远离平衡状态。如果在适当温度经过合适时间退火后,在热流曲线上玻璃转变温度之前会产生明显的预吸热峰。使用常规差示扫描量热法(DSC)和温度调制差示扫描量热法(TMDSC)对Pd40Ni10Cu30P20和Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Si16.3两种金属玻璃进行研究。结果表明,预吸热峰从玻璃态到过冷液态是一个连续演变过程,当预吸热峰出现在玻璃转变温度之下时,预吸热峰向高温移动过程中对玻璃化转变过程没有影响。然而,当预吸热峰出现在玻璃化转变温度以上时,玻璃转变开始温度会随着预吸热峰值的增加而增加,因此金属玻璃的动力学稳定性得到了提高。实验结果对理解预吸热峰从玻璃态到过冷液态过程中的稳定变化具有重要意义。

焦耳热调制CoFe基微丝的GMI与畴结构相关性分析

采用常规焦耳热退火调制熔体抽拉Co_(68.15)Fe_(4.35)Si_(12.25)B_(13.75)Nb_(1)Cu_(0.5)非晶微丝的巨磁阻抗效应,并观测不同电流幅值(0 mA~100 mA)退火后微丝表面磁畴结构,分析其磁阻抗性能与畴结构的相关性,以此提出表征微丝GMI效应的一种方法.研究结果表明:随着退火电流幅值的增大,磁阻抗效应比值呈现先增大后减少的变化规律.制备态时,微丝内部残余较大径向应力,表面周向畴较弱,磁阻抗效应较低.80 mA焦耳热退火后,其表面周向畴规则分布,阻抗比值[Z/Z0]_(max)(%)值达到114.0%,对应的场响应灵敏度为127.7%/Oe;100 mA焦耳热退火后,大量焦耳热促使微丝内部局域晶化较明显,其磁畴壁出现钉扎现象,周向畴被破坏,阻抗性能降低.

喷气燃料对热塑性聚氨酯热性能的影响研究

由于具有优秀的抗磨损能力和耐溶剂性,热塑性聚氨酯已被大量用于石油产品的储存和运输中。在喷气燃料的储输油过程中热塑性聚氨酯设备会面临各种复杂的运输环境,在这一过程中,聚氨酯软管可能会受到喷气燃料和紫外线的双重影响。若这种影响导致了它们的热学特性不再符合需求,会造成经济损失与环境问题。在储运过程中喷气燃料对TPU热性能的影响是不可忽视的,因此本研究使用差示扫描量热仪及热失重分析仪对经过喷气燃料及紫外光辐照处理后的热塑性聚氨酯进行测试,发现喷气燃料的长期浸泡会导致聚氨酯玻璃化转变温度的提升和热稳定性的下降,TPU样品经过喷气燃料处理后的DSC曲线在150℃后出现了1个放热峰,这表明此处存在结晶行为。

玻璃纤维/环氧树脂预浸料固化全过程的比热容和热导率研究

通过调制温度式差示扫描量热技术(MDSC)测定了玻璃纤维/环氧树脂预浸料在固化全过程不同方向上的比热容和热导率,并建立模型来描述比热容和热导率随温度和固化度的变化。未固化和完全固化时,预浸料的比热容和热导率随着温度的增大线性增加;在固化过程中受温度和固化度的双重影响,在固化反应前期,比热容和热导率有一个突变,在温度和固化度的作用下表现出先增大后减小的趋势。此外,通过混合定律和分段线性关系来描述比热容和热导率随温度和固化度的变化关系,结果有助于提高数值模拟中参数的准确性。

橡胶和炭黑种类对硫化胶导热性能的影响

研究4种橡胶[天然橡胶(NR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)、乳聚丁苯橡胶(ESBR)、顺丁橡胶(BR)]配方和9种炭黑配方硫化胶的导热性能,建立硫化胶比热容的准确测试方法,分析得出导热性能相对优良的橡胶和炭黑种类。结果表明:调制差示扫描量热法(MDSC法)能够真实反映硫化胶的比热容,提高测试效率和准确度;不同橡胶和炭黑配方硫化胶的比热容均随温度的升高而增大,热扩散系数与温度有较好的线性负相关性,导热系数均随温度的升高呈现减小趋势;相同温度下,BR,ESBR,SSBR,NR硫化胶的热扩散系数和导热系数均依次减小;炭黑结构度高、粒径小有利于硫化胶热扩散系数的增大,中等粒径炭黑对于提高硫化胶的导热系数有较好的效果。

聚乳酸-聚乙二醇单甲醚共混体系的调制DSC分析

采用调制差示扫描量热法(MDSC)研究了聚乳酸(PLA)与聚乙二醇单甲醚(MPEG)共混体系的热性能。研究结果表明,MDSC可有效分辨PLA重结晶和熔融的重叠效应,在测试条件下,PLA的α’-α晶型转变与α晶体的熔融几乎同时进行。随着升温速率的加快和调制周期的延长,当增塑剂的质量分数为15%时,PLA-MPEG共混物分割在不可逆曲线的重结晶焓逐渐升高(最高约28J/g),熔融焓逐渐降低(最低约为3.3J/g);分割在可逆曲线的熔融峰逐渐由多重峰变为单峰,且焓变值逐渐升高(最高约66.1J/g),相应的可逆曲线熔融分割比例达到了95.2%。通过提高升温速率和延长调制周期,可使大部分熔融分割在可逆曲线上,但过快的升温速率和过长的调制周期会导致PLA相转变时的周期数过少,DSC调制功能的分辨率下降,设置测试条件时需综合考虑。

调制DSC研究结晶性高聚物

采用调制差示扫描量热法(DSC)研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)和尼龙6(PA6)3种结晶性高聚物的热性能。实验结果显示,调制DSC可有效分辨这些聚合物中重结晶和熔融的重叠效应,并且可准确计算样品的初始结晶度;在尼龙6的DSC曲线中,随着降温速率的加快,不可逆曲线的放热单峰逐渐变成了双峰,且出峰位置向低温区偏移,从而有效分辨了氢键释放和结晶完善的过程。这些结果表明,调制DSC更适用于链结构稍复杂、分子链带有侧基、结晶度易受降温速率影响的结晶性高聚物聚集态结构研究。

多组分体系玻璃化温度的调制DSC分析

采用调制DSC成功分析了聚苯乙烯(PS)乳液、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚苯乙烯(SBAS)三嵌段共聚物、聚苯乙烯-b-聚异戊二烯-b-聚苯乙烯(SIS)与沥青共混物3种多组分体系的玻璃化转变温度Tg。结果表明,调制DSC可分辨PS乳液中水蒸发吸热和PS玻璃化转变的重叠效应,PS乳液体系湿态时的Tg较干态时约低13℃;常规DSC难以测定PS含量低于35%(质量百分数)时SBAS三嵌段共聚物中PS段的Tg,但调制DSC可将此临界值降至20%;对于SIS与沥青的共混体系,采用调制DSC可分析出SIS在3%~5%时PI段的Tg,根据FOX方程推算,沥青中15%~20%的轻组分被SIS溶胀。这些研究结果表明,调制DSC可有效测量多组分聚合物体系的Tg,这对研究复杂体系的热性能和分子链段运动具有重要意义。

可逆比热容法测量反应堆中子注量率的可行性及应用前景

热分析仪器和测量技术的迅速发展为通过测量受辐照材料热性质的变化测量中子注量提供了可能。本文提出采用调制差示扫描量热(MDSC)法测量反应堆辐照的含硼材料可逆比热容的变化,进而得到反应堆的中子注量率。从理论和实验两方面讨论了利用该方法测量反应堆中子注量率的可行性。介绍了可逆比热容法测量反应堆中子注量率的原理和实验方法。展望了这种测量方法在测量高注量反应堆中子注量率的应用前景。