激光光声遥测中音叉振动模拟研究

"光声光谱遥测装置中音叉光激励振动的数值模拟 (2014年)" 本文是工程技术领域的论文，主要探讨了光声光谱遥测设备中石英音叉受到光激励振动的过程及其受不同因素影响的规律。光声光谱遥测是一种非接触式的检测技术，它利用激光激发样品产生光声效应，进而通过检测产生的声波信号来获取样品的光谱信息。 在研究中，作者张周强、贾书海和马斌山采用了数值模拟的方法，重点研究了石英音叉的前四阶振型。这些振型是音叉振动的基本模式，它们的分析有助于理解音叉的动态行为。通过建立激光热激励石英音叉振动谐响应分析模型，他们模拟了不同功率激光器的激光照射到音叉上时的情况。实验结果显示，激光能量与音叉的共振振幅之间存在线性关系，这意味着激光功率越大，音叉振动的幅度也就越大，从而能产生更强的压电信号，有利于探测微弱的信号。 同时，论文还考虑了空气阻尼对音叉振动的影响。空气阻尼是振动系统中的一种损耗机制，会降低音叉的振动幅度。分析表明，如果激光器功率低于10毫瓦，音叉的共振振幅将变得非常小，产生的压电信号也会显著减小，这不利于对微弱光声信号的检测。为了克服这一问题，论文提出了两种可能的解决方案：一是采用真空封装来消除空气阻尼的影响，二是增加激光器的功率。研究发现，虽然两者都能提高音叉的共振振幅，但真空封装的效果更为显著。 这些发现对于优化光声光谱遥测装置的设计具有重要意义，可以指导后续的实验研究和设备改进。通过调整激光功率和减少空气阻尼，可以提高光声信号的检测灵敏度，从而在环境监测、化学分析等领域应用中提升测量精度和可靠性。 关键词：光声光谱遥测装置、空气阻尼、音叉共振、数值模拟 中图分类号：TN249 文献标志码：A 文章编号：0253-987X (2014)07-0096-06 这篇论文的贡献在于提供了对光声光谱遥测技术深入理解的基础，对于理解和改进这类设备的性能有着重要的理论指导价值。通过数值模拟，研究人员能够预测和控制光激励振动过程，从而优化光声信号的检测。这对于未来开发更高性能的光声光谱遥测设备具有深远的影响力。