W pracy przedstawiono koncepcję wysokorozdzielczej spektroskopii mechanicznej polegającą na zastosowaniu nowej strategii obliczeń logarytmicznego dekrementu tłumienia i częstotliwości rezonansowej f0 (moduł Younga E, E~f0
2). Opracowano nowe metody obliczeń i f0 w funkcji kilkunastu, pomijanych
dotychczas w literaturze parametrów, jak np.: poziom szumu, długość sygnałów odkształceń sprężystych, częstotliwość próbkowania sygnałów, wartość mierzonych eksperymentalnie i f0 oraz efekt ZPD. Wyniki obliczeń przetestowano dla skrajnie różnych sytuacji eksperymentalnych występujących np. w trakcie badań przemian fazowych i badań ruchu dyslokacji w stopach metali. Do pomiaru odkształceń sprężystych zastosowano układ triangulacji laserowej.
Opracowane w pracy metody obliczeń i f0 podzielono na trzy grupy: (1)
metody klasyczne, (2) metoda optymalizacyjna OMI, (3) metody oparte na transformatach całkowych Fouriera i Hilberta. Wykazano, że zastosowanie nowych metod obliczeń z grupy interpolowanej dyskretnej transformaty Fouriera (IpDFT), transformaty Hilberta oraz metoda OMI umożliwia drastyczne zmniejszenie dyspersji punktów eksperymentalnych w spektroskopii mechanicznej. W pracy wykazano, że efekt ZPD („Zero-Point Drift") zniekształcający sygnał odkształceń sprężystych badanych materiałów jest odpowiedzialny za występowanie tzw. pików duchów („ Ghost Peaks") na krzywych eksperymentalnych =f(T). Nowe metody obliczeń (YM, YMc i OMI) po raz pierwszy umożliwiły uzyskiwanie wyników eksperymentalnych wolnych od pików duchów.
High-resolution mechanical spectroscopy. New computing and experimental methods to study metallic materials
In this work, we present the concept of high- resolution mechanical spectroscopy and a number of a new methods to precisely compute the logarithmic decrement, and the resonant frequency, f0 (Young's modulus, E, E~f02). It is demonstrated that computations of the and Young's modulus must be considered as a function of several - not yet recognized - parameters such as the signal-to-noise ratio (S/N), the length of free decaying oscillations, the sampling frequency, the absolute value of and f0 to be measured. Detrimental effect of the Zero-Point Drift (ZPD) on computations of the 8 and f0 is also successfully eliminated. New methods
were tested for selected difficult experimental situations encountered in studies of phase transformations, motion of dislocations and numerous relaxation phenomena observed in metallic materials. A new laser triangulation technique is used to measure elastic strain.
Methods to compute the and the f0 are discussed in three groups: (1) classical methods, (2) the OMI method, (3) methods based on the integral transforms: the Fourier and the Hilbert transform. It is demonstrated unequivocally that the OMI method, interpolated discrete Fourier transform methods (YM, YMc) and the Hilbert-twin method yields the best results and the smallest scatter of experimental points It is also demonstrated that the presence of the ZPD leads to 'Ghost Peaks' as frequently observed in the literature. New computing methods designed in this work can prevent the occurrence of 'Ghost Effects' in mechanical spectroscopy.
