01
Inngangur
Sjóngreiningartækni gegnir lykilhlutverki í leysir ultrasonic prófun (LUT) og hefur yfirburði yfir hefðbundna piezoelectric skynjara. Snertilaus ljósgreining truflar ekki úthljóðsviðið og gerir greiningarpunktum kleift að hreyfast hratt með nákvæmri staðbundinni nákvæmni. Sjóngreining nær yfir breitt tíðnisvið á há-tíðnisviðum, sem gerir það kleift að bera kennsl á og greina úthljóðsbylgjur. Aftur á móti standa piezoelectric skynjarar frammi fyrir áskorunum við að greina há-tíðnimerki vegna takmarkana á efniseiginleikum. Hins vegar minnkar næmni sjóngreiningar verulega þegar verið er að takast á við dreifða hluti. Áhrif úthljóðsbylgna á ljósgeisla má aðallega flokka í styrkleikamótun og fasa- eða tíðnimótun. Vegna afar hárrar tíðni ljóss geta núverandi ljósnemar ekki mælt fasa ljóssins beint og geta aðeins greint ljósstyrk. Til að fá fasaupplýsingar um ljósgeislann verður að stilla geislann til að breyta fasaupplýsingum í styrkleikaupplýsingar, sem síðan endurheimta með afmótun.
02
Styrkleikamótunartækni
Styrkleikamótunartækni aflar yfirborðs titrings og tilfærslugagna með því að fylgjast með sveiflum í ljósstyrk. Þessi nálgun felur fyrst og fremst í sér dælu-nematækni, sjónbeygingartækni og yfirborðsgrindibrotstækni. Dælu-rannsóknaraðferðir eru notaðar til að einkenna ofurhraða gangverki og ör- hljóðsvörun á nanóskala. Eins og sýnt er á mynd 1 felur meginreglan í sér að nota há-orkudæluljós til að framkalla tímabundna hitateygjuaflögun eða há-úthljóðspúls í efninu, fylgt eftir með sýnatöku með rannsakandaljósi sem hefur stjórnaða tímatöf. Brotstuðullstruflanir eða tilfærslur af völdum ómskoðunarinnar breyta endurkastseiginleikum rannsakandaljóssins. Með því að stilla töfina á milli púlsanna tveggja með því að nota vélrænt þýðingarstig getur kerfið skráð kraftmikla þróun ómskoðunar á píkósekúndu eða femtósekúndu mælikvarða. Sjónbeygjutækni greinir staðbundnar rúmfræðilegar halla sem orsakast af hljóðbylgjum yfirborðs. Þegar ómskoðunin fer í gegnum greiningarpunktinn veldur lítilsháttar halla yfirborðsins staðbundna sveigju endurkastaðs ljósgeisla. Með því að koma líkamlegum hindrunum inn í ljósleiðina er hornafærslum breytt í sveiflur í ljósstyrk sem skynjarinn tekur við. Tíðni þessara sveiflna endurspeglar beinlínis eðliseiginleika yfirborðs hljóðsviðs. Yfirborðsgrindarbrotstækni henta vel fyrir yfirborð með reglubundnum örbyggingum. Þegar ómskoðun breiðist út veldur það oft smávægilegum breytingum á ristinni, sem aftur breytir sjónarhornum og orkudreifingu dreifðu geislanna. Með því að fylgjast með breytingum á styrk dreifðs ljóss í ákveðnum röðum getur kerfið dregið út upplýsingar um hreyfiafl yfirborðsfærslu á undir-nanómetrastigi.
03
Fasa mótun og Fabry–Perot víxlmæling
Fasamótunartækni notar truflunarregluna um samfellt ljós til að umbreyta fasaskiptum sem stýrt er af úthljóðs titringi í afbrigði í styrk truflunarjaðra. Þessi tækni nær venjulega nanómetra-nákvæmni eða jafnvel lægri. Truflumælingargreiningu má skipta í viðmiðunar-ljóstruflun og sjálfs-viðmiðunartruflun. Tilvísunar-ljóstruflanir fela í sér núll-slóð-mismunatruflanir og misjafnar truflanir, á meðan sjálf-viðmiðunarkerfi fela í sér tafatruflun, aðlögandi hólógrafíska truflun og leysidreifingarskynjun. Í fasamótunarkerfum er Fabry-Perot víxlmælirinn kjarnatæknin fyrir úthljóðsgreiningu með laser. Þessi aðferð nær samfelldri yfirsetningu margra geisla í gegnum ómunarhol sem myndast af tveimur mjög endurskinsspeglum (Mynd 2). Þegar rannsakaljósið, sem ber upplýsingar um yfirborð titringsfasa, fer inn í holrúmið, endurkastast geislarnir margfalt á milli speglana, sem gerir truflunarkantana mjög skarpa. Þegar úthljóðs{15}}framkallað tilfærsla veldur fasaskiptingu, svífur ómun ástandið, sem leiðir til stórkostlegra línulegra sveiflna í ljósstyrknum sem send er eða endurkastast. Í samanburði við hefðbundna Michelson víxlamæla sýna Fabry–Perot víxlmælar meira umburðarlyndi fyrir vélrænni titringi í umhverfinu og búa yfir meiri sjónrænni samruna, sem leiðir til betri næmni þegar um er að ræða gróft yfirborð stórra loftrýmisíhluta. Með því að stjórna holrúmslengdinni með piezoelectric keramik, getur kerfið læst vinnustaðnum á viðkvæmasta svæði truflunarferilsins, sem gerir kleift að draga úr veikum hljóðum titringsmerkjum með mikilli-línuleika. Að auki nota aðlagandi hólógrafískir víxlmælar ljósbrotskristalla til að taka upp truflunarmynstur á virkan hátt, sem bætir sjálfkrafa upp fyrir röskun á bylgjufronti af völdum umhverfistruflana eða flókinna yfirborðsformgerða, sem bætir stöðugleika kerfisins í erfiðu iðnaðarumhverfi. Leysardreifingarskynjunartækni fangar titringsupplýsingar með því að greina kraftmikla þróun dreifingar flekksviðs. Þrátt fyrir að alger tilfærsluupplausn þess sé örlítið lakari en hreinar interferometric aðferðir, hefur það sterka styrkleika þegar meðhöndlað er óunnið, mjög dreifandi yfirborð, sem þjónar sem viðbótaraðferð til að einkenna flókin geimferðaefni (eins og sýnt er á mynd 3). Heterodyne interferometers búa til slögmerki með því að kynna tíðnimun, taka á áhrifaríkan hátt á DC merkjarekstri og auka mælingarnákvæmni í kraftmiklu umhverfi.
04
Samantekt
Sjóngreiningarreglan um úthljóðsprófun með leysir kemur á fót fullkomnu kerfi frá umbreytingu líkamlegrar orku yfir í merkjafasabreytingu. Styrkleikamótunartækni, með leiðandi uppbyggingu og rauntímasvörun, gegnir mikilvægu hlutverki í-háhraðaferliseftirliti og ör-nano-einkenni. Fasa mótunartækni, táknuð með Fabry-Pérot víxlmælum, sigrar takmarkanir á snertilausri uppgötvun með tilliti til næmni og upplausnar með nákvæmum ljósfræðilegum samhengisaðferðum. Þessi fullkomlega snertilausa uppgötvunarhamur tekur ekki aðeins á þeim áskorunum sem felast í mati á netinu á flóknum bogadregnum íhlutum heldur veitir hann einnig mikilvægan fræðilegan stuðning og tæknilegar leiðir fyrir heilsuvöktun efna allan lífsferil þeirra.
