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超聲波焊接原理
薄層厚度測量(二)

對于環(huán)氧樹脂層,當(dāng)已知聲速08 =2560m/s時,結(jié)合實驗所得反射系數(shù)幅度譜和相位譜中的諧振頻率05 值(見圖8-2),就可由式(8-3)計算出涂層厚度,由幅度和相位譜得到的厚度分別為272μm和279μm,與電感測微儀測量結(jié)果之間的最大誤差為2.08%。此處注意到,在反射系數(shù)幅度譜中,各諧振頻率間的比值為f1:f3:f5 :f7:f9:f11 =12.94:4.96:6.99:8. 92:11.14,相位譜諧振頻率間的比值為f1:f3:f5: f 7:f9: f 11=1:3.03:5.09:7.19:9.20:11.32,均基本滿足奇數(shù)比關(guān)系。



相對于均勻性較好的環(huán)氧樹脂層而言,EBPVD法因其自身工藝特點使得所制備的YSZ涂層內(nèi)部存在一定數(shù)量的微小孔隙和裂紋,涂層呈現(xiàn)一定的非均勻性(見圖8-3)。這種介質(zhì)密度及彈性參數(shù)的局部波動造成聲阻抗起伏變化,導(dǎo)致散射衰減變得更為復(fù)雜,并伴有頻散現(xiàn)象發(fā)生,反映在聲壓反射系數(shù)相位譜上則表現(xiàn)為諧振頻率間的比值不再嚴(yán)格滿足奇數(shù)比的關(guān)系,并且諧振頻率間比值偏離奇數(shù)比的程度與層本身的非均勾程度密切相關(guān)。這種情況下選擇相鄰諧振頻率的間隔來計算涂層的厚度可以減小誤差。


同理,當(dāng)已知聲速08=3100m/s時,結(jié)合反射系數(shù)相位譜中的諧振頻率05 值(見圖8-4),可根據(jù)式(8-4)計算出涂層的厚度,結(jié)果為139.5μm,測量結(jié)果的最大誤差約為5.74%。同時,由相位譜可知f1:f3=1:3.6,說明YSZ涂層存在著明顯的非均勻性。


分析認(rèn)為:環(huán)氧樹脂可看做均勻介質(zhì),超聲波在其中傳播時無頻散現(xiàn)象,因而諧振頻率比值基本符合奇數(shù)比關(guān)系。而EBPVD法制備的YSZ涂層具有明顯的非均質(zhì)性,所以諧振頻率比值發(fā)生較大偏差,在實際應(yīng)用中應(yīng)注意區(qū)別。




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