超聲波在水/薄層/基體組成的多界面結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)(見(jiàn)圖8-1)，若超聲波脈沖寬度大于超聲波在薄層中往返一次的傳播時(shí)間，則薄層/基體界面處的反射波與水/薄層界面處的反射波在時(shí)域上發(fā)生混疊，此時(shí)利用傳統(tǒng)時(shí)域方法對(duì)薄層厚度進(jìn)行測(cè)量存在困難。

實(shí)際上，時(shí)域信號(hào)的混疊會(huì)引起寬頻信號(hào)中特定頻率下的信號(hào)發(fā)生干涉效應(yīng)，根據(jù)這種干涉效應(yīng)，可以在信號(hào)的頻域內(nèi)獲得薄層厚度和聲速的相關(guān)信息。目前，超聲波聲壓反射系數(shù)頻譜分析方法作為一種有效的表征薄層和涂層的手段，已經(jīng)被許多研究人員所采用。

層狀介質(zhì)聲壓反射系數(shù)V的幅度|V|和Φ相位的表達(dá)式:

進(jìn)一步分析式(8-1)和式(8-2)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)，即 時(shí)，|V|取得一系列極小值，而Φ值為零，對(duì)應(yīng)的頻率值稱(chēng)為諧振頻率，以 表示:

式中，表示相鄰諧振頻率間的差值。

在利用幅度譜或相位譜讀取諧振頻率或相鄰諧振頻率間隔的基礎(chǔ)上，可在薄層縱波聲速已知的條件下，求得薄層厚度。此處以鋁基體上涂覆平均厚度為277μm的環(huán)氧樹(shù)脂層和GH33基體上用EBPVD法制備的平均厚度為148μm的Z_rO₂ -7%Y₂O₃ (YSZ)涂層為例，分別給出利用超聲波聲壓反射系數(shù)幅度譜和相位譜進(jìn)行涂層厚度測(cè)量的結(jié)果。

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