弱散射材料中激光超聲單散射理論模型.pdf

1、基于擴(kuò)散波傳輸理論,針對弱散射介質(zhì)中激光超聲散射,提出單散射假設(shè),建立包含信號源、超聲散射和接收信號的理論模型。理論分析結(jié)果表明,橫波和縱波的散射機(jī)理相同,得到了橫波和縱波的單散射強度在時間域的分布規(guī)律。進(jìn)而分析統(tǒng)計平均深度和衰減系數(shù)對單散射強度的影響,為實際工程檢測應(yīng)用和材料損傷評估提供理論依據(jù)。
　　 基于多重散射理論和散射場的能量分布規(guī)律,在單散射近似的基礎(chǔ)上,以彈性介質(zhì)中的Green函數(shù)為傳遞函數(shù),通過信號變換的方法得到

2、了包含源場、散射場和接收場的單散射理論模型。該模型表達(dá)式是源場和接收場的Wigner分布與散射強度算子的卷積形式,具有強度分布的物理意義。
　　 在一般單散射強度分布模型的基礎(chǔ)上,引入高斯光束模型,建立了弱散射介質(zhì)中橫波和縱波的激光超聲單散射強度分布模型。數(shù)值分析結(jié)果表明,橫波和縱波的散射機(jī)理相同,橫波和縱波的強度信號隨時間的演變,都是先有一段急劇下降的過程,接著,信號強度快速上升至最高點后以相對緩慢的趨勢下降。與縱波相比,橫波

3、的單散射信號隨時間變化的圖形前部分下降過程較長,而達(dá)到最大值的時間更短(小于1μs),下降過程更加平緩且時間區(qū)間更長。另外,橫波散射信號比縱波散射信號大得多,表明橫波的散射效應(yīng)更強。超聲單散射強度分布模型得到了與實驗結(jié)果較好的一致性。
　　 針對單散射理論模型,分析了衰減系數(shù)、平均散射深度和相關(guān)長度等參數(shù)的物理意義和實驗測量方法,重點研究了衰減系數(shù)和平均散射深度對單散射強度變化的影響,相關(guān)函數(shù)和相關(guān)長度是表征材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)分布