光声光谱遥测装置中音叉光激励振动的数值模拟.pdf

第48卷第7期 西 安 交 通 大 学 学 报 V01．48No．7 OFXI’AN UNIVERSITYJul．2014 2014年7月 JOURNAL JIAOTONG DoI：10．7652／xjtuxb201407017 光声光谱遥测装置中音叉光激励振动的数值模拟 张周强，贾书海，马斌山 (西安交通大学机械工程学院，710049，西安) 摘要：针对光声光谱遥测装置中不同功率激光器和空气阻尼对石英音叉光激励振动过程的影响问 题，采用数值模拟的方法研究了石英音叉的前四阶振型并对各振型进行了分析，建立了激光热激励 石英音叉振动谐响应分析模型，模拟了由不同功率激光器发射的激光，经被检测物吸收和凹面镜收 集后照射到音叉上时对音叉振动产生的影响，发现照射到音叉的激光能量与激励起音叉的共振振 幅成线性关系。此外，还考虑了不同空气阻尼对音叉振动的影响，通过比较分析可知：激光器的功 率不能小于10mW，否则音叉的共振振幅太小，产生的压电信号会更小，不利于微弱信号探测；采 用真空封装消除空气阻尼影响和增加激光器功率均可提高音叉的共振振幅，但前者的影响更大。 上述结论可为光声光谱分析的后续研究提供理论指导。 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)07一0096一06 for NumericalSimulationof ExcitationVibration optical Quartz ForksinPhotoacousticRemote DeVices Tuning SpectrumSensing ZHANG Shuhai，MABinshan Zhouqiang，JIA ofMechanical 710049，China) (School Engineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an The thatthe excitationvibration in Abstl翟ct： photoacousticspectrum problem optical process laserdeVicewithdifferent is remote devicesisinfluencedair and sensing by damping powers isusedto thefirstfourordersofvibration considered，andanumericalsimulationmethod study of forksexcited mode．Aharmonic modelforthevibration responseanalysis quartztuning by