非均匀材料热物性参数的定量光声层析成像

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51706036
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0606.热物性与热物理测试技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Quantitative characterization of thermophysical properties of engineering materials can realize industrial quality control by evaluating the adaptability of materials in specific thermally working environments, as well as provide references for fundamental research and engineering design of functionally graded materials. Photoacoustic and photothermal techniques have been developed to be among the most important nondestructive testing methodologies and widely applied to parameter evaluation, component analysis, and structure imaging of various materials. In view of the fact that the photoacoustic technique has been able to quantitatively and accurately determine the effective thermophysical parameters and able to achieve qualitative tomography, this proposal aims at further developing it to be able to realize quantitative tomography of thermophysical parameters of inhomogeneous materials. We plan to establish a theory and corresponding algorithms for the inversion problem in the frequency-domain photoacoustic piezoelectric field. The radar signal processing principles and methods will be introduced into the photoacoustic imaging technique by using pulse compression and matched filtering in lieu of the traditional single-frequency modulation and lock-in detection, which allows for in-time and fast time-domain quantitative tomographic imaging as well as designs and optimization of waveform engineering problems. The uniqueness problem in the photoacoustic inversion procedures, which is one of the most fundamental problems in photoacoustics, will be addressed by direct investigation on the mathematical structure of the base function space determined by the PA theoretical model. By this study we hope to provide new ideas for the innovation in the photoacoustic and photothermal area as well as advanced characterization methodologies for studying of new materials.
对工程材料的热物理性能进行定量表征,既可以衡量材料能否适应具体热工作环境、为工业生产提供安全保障,也可以为功能性梯度材料的基础研究和工程设计提供学术参考。光声光热技术已发展成为无损检测领域的一类重要技术手段,广泛应用于参数测量、成分分析、和结构成像。针对光声技术目前已经可以实现等效热物性参数定量表征、可以实现定性层析成像的现状,本项目拟将其发展成为可实现非均匀材料热物性参数定量层析成像的技术:研究热物性非均匀材料的频域光声压电反演理论及算法;拟结合雷达信号处理方法,用脉冲压缩和自相关匹配滤波取代传统单频激励和锁相检测,在实现时域快检的同时,研究波形工程最优化问题和最佳调制解调参数设计;拟从光声理论模型的数学空间结构出发,尝试从本质上研究逆问题的唯一性理论以及反演精度。本项目的研究不仅可以为光声光热技术的创新研究提供参考,也力争为新型材料研究提供先进的表征与评价方法。

结项摘要

光声技术已广泛应用于参数测量、成分分析和结构成像,本项目将其发展成为可初步实现非均匀材料热物性参数定量层析成像的技术。本项目开展了如下研究:(1)热物性深度非均匀材料在单频激光激励下的频域光声压电热物性参数测量理论和热物性深度分布测量及定量层析成像实验研究;(2)热物性深度非均匀分布材料基于光声中间量-光热信号的频域光热反射、频域光热辐射热物性参数测量理论及热物性参数测量实验研究;(3)多频激光激励下的时域光声压电热物性参数测量理论和热物性深度分布测量及定量层析成像实验研究。通过本项目理论和实验研究,建立了频域、时域光声压电热扩散率测量和定量分层成像实验系统、频域光热反射热扩散率测量系统、频域光热辐射热扩散率测量系统,实现了热物性参数测量,初步实现了热物性参数深度分布反演和热物性参数定量层析成像,为新型材料研究提供先进的表征与评价方法。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photothermal Radiometry Depth-Profiling of Aged Silicone Rubber Composite Insulators
老化硅橡胶复合绝缘子的光热辐射深度分析
  • DOI:
    10.1109/tpwrd.2020.3036910
  • 发表时间:
    2021-10-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Jiang, Haitao;Li, Bincheng;Chen, Bo
  • 通讯作者:
    Chen, Bo
Characterization of the Mechanical Stress–Strain Performance of Aerospace Alloy Materials Using Frequency-Domain Photoacoustic Ultrasound and Photothermal Methods: An FEM Approach
使用频域光声超声和光热方法表征航空航天合金材料的机械应力和应变性能:有限元方法
  • DOI:
    10.1007/s10765-018-2374-3
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    International Journal of Thermophysics
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Huiting Huan;Andreas M;elis;Lixian Liu
  • 通讯作者:
    Lixian Liu
Thermal Diffusivity of Fresh Silicone Rubber Composite Insulators Determined by Photothermal Radiometry
光热辐射法测定新鲜硅橡胶复合绝缘子的热扩散率
  • DOI:
    10.1007/s10765-019-2589-y
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    International Journal of Thermophysics
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Jiang Haitao;Li Bincheng;Zhao Binxing;Sun Qiming;Gao Chunming
  • 通讯作者:
    Gao Chunming
Fourier-Transform Infrared Differential Photoacoustic Spectroscopy (FTIR-DPAS) for Simultaneous Monitoring of Multiple Air Contaminants/Trace Gases
用于同时监测多种空气污染物/痕量气体的傅里叶变换红外差分光声光谱 (FTIR-DPAS)
  • DOI:
    10.1007/s10765-018-2411-2
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    International Journal of Thermophysics
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Lixian Liu;Andreas M;elis;Huiting Huan
  • 通讯作者:
    Huiting Huan

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其他文献

高功率激光作用下光学元件非线性热效应研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    激光技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王天明;李斌成;赵斌兴;赵斌兴
  • 通讯作者:
    赵斌兴
基于激光干涉测振技术的压电陶瓷蜂鸣片质量监控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子科技大学学报
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  • 作者:
    赵斌兴;王亚非;高椿明;孙启明
  • 通讯作者:
    孙启明
压电声光技术对材料热性能的研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    赵斌兴;高椿明
  • 通讯作者:
    高椿明
光声压电技术对材料热扩散率分布成像研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    压电与声光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵斌兴;王亚非;高椿明;孙启明;严来军
  • 通讯作者:
    严来军

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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