材料光热参数分布反演及剖面成像

论文摘要

热传导正、反问题在实际中有着广泛的应用,关于材料光热参数反演问题的研究对更好地解决实际问题将有很重要的应用参考价值和理论指导意义。本文旨在研究热传导及光热参数分布反演问题。 首先,介绍了反演问题的基本概念及传热学反演问题的研究状况,并说明了本文的主要工作; 其次,采用抛物型热传导模型,通过求解格林函数,重构了样品内热源沿深度方向的分布(连续分布及阶跃分布)。并根据热源分布与材料光吸收系数的关系,进而得到材料光吸收系数沿深度方向的分布。依据重构数据,可实现对样品的深度剖面成像。为了贴近实际问题,我们考虑了噪声对反演结果的影响; 第三,分析了影响反演结果的某些因素,并提出一些对策。例如,对较厚尺度样品的参数反演问题,我们采用双面采样模式对样品光吸收系数及热源分布作了重构; 第四,建立了样品表面信号(幅度谱)对热源及光吸收系数分布的灵敏度公式。通过数值计算,分析了信号对热源及光吸收系数的灵敏度; 第五,通过各种走时变换,可将含有多个热学参数的传热模型转换为一个集总参数传热模型,进而实现对一类热学参数的反演; 最后,采用双曲型热传导模型,用有限差分方法处理了脉冲激光作用下样品内的双曲型热传导的暂态过程,并与积分变换法计算得到的结果作了比较; 在本文的结尾部分,是全文的总结,并对所做工作作了展望。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 热传导反问题概述
• 1.2 光声光热技术
• 1.3 本文内容与结构安排
• 第二章 热源及光吸收系数分布反演与分析
• 2.1 热源及光吸收系数分布反演
• 2.1.1 模型与算法
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.2 灵敏度分析
• 2.2.1 灵敏度的概念
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 影响反演结果的因素及对策
• 2.3.1 有关因素
• 2.3.2 对策
• 2.4 总结
• 第三章 热学参数分布反演
• 3.1 模型与算法
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 总结
• 第四章 脉冲激光激励下双曲型传热的暂态分析
• 4.1 双曲型传热的概念
• 4.2 双曲型传热暂态过程的数值分析
• 4.3 总结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢