固体推进剂燃速的超声波测量

为了实时测量固体推进剂燃速与燃烧室压强的关系,利用超声波数据采集卡搭建了超声波实时燃速测量系统,通过调节点火药量和密闭燃烧器容积可以调节密闭燃烧器的压强范围.经过实验得到了低压范围内的实时燃速数据以及燃速与压强的对应关系.结果表明,利用超声波燃速测量系统可以一次性获得给定压强范围内的实时燃速;燃面附近的高温层会使厚度测量值偏小,对燃速测量没有影响;在点火初期,燃面高温层建立的非稳态过程影响超声波声速;在接近试件燃尽的时刻,推进剂两个端面的回波信号产生干扰.     

水中夹层复合材料表面声反射的研究

为了降低水下航行器和物体表面的声反射和声辐射强度,可以采用玻璃钢夹层结构代替单层玻璃钢结构利用传递矩阵法得到了多层介质声波反射透射的计算公式,通过对一个实验样本的计算和实验测试结果比较,表明此种计算方法可行.在此基础上,仿真模拟计算了层厚度、夹芯的密度、声速、厚度等参数改变时,玻璃钢夹层结构的声压反射系数,分析比较了玻璃钢夹层替代单层玻璃钢表面的声反射特性.研究表明:在频率小于15kHz范围内,玻璃钢夹层可以使声波的反射控制在很小的范围,配合吸声涂层的使用,可以在更大的频率范围内达到很好的声隐身效果.     

正入射条件下光在两单轴晶体分界面的反射与透射系数

目的研究光在两单轴晶体分界面的反射和透射情况. 方法对晶体内存在的本征振动, 根据电磁场边值条件, 分析反射光和透射光的振辐分布. 结果给出两单轴晶体分界面的反射和透射系数. 结论在两种单轴晶体的分界面处, 一束光入射将有两束反射光和两束透射光存在. 利用电磁场边值关系, 可以计算得到反射场和透射场对应的反射系数和透射系数. 其表达形式比各向同性情况复杂一些.     

正入射条件下光在两单轴晶体分界面的反射与透射系数

目的 研究光在两单轴晶体分界面的反射和透射情况，方法 对晶体内存在的本征振动，根据电磁边值条件，分析反射光和透射光的振幅分布。结果 给出两同晶体分界面的反射和透射系数。结论 在两种单轴晶体的分界面处，一束光人射将有两束反射光和两束透射光存在，利用电磁场边值关系，可以计算得到反射场和透射场对应的反射系数和透射系数，其表达形式比各向同步情况复杂一些。     

焊缝的超声波检测与有限元仿真

为了避免超声波在检测焊缝的过程中因噪声信号干扰而导致结果的错估,首先采用MUTLI软件中的超声波衍射时差法（TOFD）来检测人为的焊缝缺陷试块,得到准确的A扫图与TOFD图像;然后利用ANSYS软件模拟仿真超声波的检测过程,根据惠更斯原理建立超声波检测的有限元数值模型.将超声波的传播过程看做对试块的加载过程,从不同的节点上施加具有时间延迟的载荷,得到声压幅值图像.对比分析实验幅值图像与仿真幅值图像,两种图像的相似度很高,证实有限元仿真方法有助于超声波对焊缝的检测.从仿真的幅值图像中可以判定实验图像中的干扰信号,对检测结果的误差分析具有很大的帮助.     

镀层厚度的自动测定

基于图像处理技术提出了一种无需测量线的涂镀层厚度计算机自动测量方法,并用另一种取多条直线分别测量求平均值的方法对测量值进行验证.首先,运用MATLAB图像处理软件将用金相显微镜采集到的图像二值化;然后,编程得到二值化图像的投影量曲线以及微分曲线,计算曲线上凹谷区域的实际宽度即得到镀层断面厚度真实值;最后,为了验证结果的准确性,采用在镀层上不同位置画测量线的测量方法求出断面厚度值,比较两次测量的结果.结果表明提出的计算机测量方法不需要画测量线,能够保证材料完整性,简单可行;只需要一次测量即可得出结果,误差在可接受范围,结果可靠.     

超声波测量油膜厚度方法误差分析

为了获得温度、压力以及数值计算对超声波测量油膜厚度方法的误差影响,本文对2种超声波测量模型:谐振模型和等效弹簧模型开展理论分析。利用泰勒展开式建立了模型中反射率、频率与误差的关系;并基于数值拟合方法得到ISO 4113标准试验油的温度、压力、密度和介质声阻的关系方程,从而求出温度压力对测量结果的影响。研究确定了超声波反射率的合理取值范围,并得出结论:随着温度的升高,油膜厚度计算值减少;随着压力的提高,油膜厚度计算值变大;超声波频率越低,温度和压力的绝对影响越大。     

有限元仿真的衍射时差法缺陷超声检测研究

材料缺陷检测的缺点是超声信号容易被系统噪声污染,本文提出超声波衍射时差法的有限元仿真方法研究材料焊缝缺陷识别,应用ANSYS软件计算有限元数字模型,确定超声检测过程仿真的加载应用规则,分析直通波、衍射波和底面回波的接收时间,得到声压幅值图像,获取实验信号,并与仿真信号比较,结果显示,采用该方法评估焊缝缺陷大小和位置是有效的。     

不锈钢管内壁腐蚀层厚度的涡流检测仿真

针对耐热奥氏体不锈钢内壁腐蚀层厚度测量难的问题,建立了典型腐蚀状态下奥氏体不锈钢结构的有限元仿真模型,提出了采用低频涡流检测内壁腐蚀层厚度,并用高频涡流测量外壁氧化层厚度以对低频检测结果进行修正的检测方法.结果表明,腐蚀层厚度增加会引起低频涡流检测信号幅值和阻抗模的增加,而外壁存在的氧化层会对检测信号造成干扰.腐蚀层厚度和氧化层厚度对涡流检测信号影响的变化规律与仿真结果具有一致性.     

不锈钢管内壁腐蚀层厚度的涡流检测仿真

针对耐热奥氏体不锈钢内壁腐蚀层厚度测量难的问题,建立了典型腐蚀状态下奥氏体不锈钢结构的有限元仿真模型,提出了采用低频涡流检测内壁腐蚀层厚度,并用高频涡流测量外壁氧化层厚度以对低频检测结果进行修正的检测方法.结果表明,腐蚀层厚度增加会引起低频涡流检测信号幅值和阻抗模的增加,而外壁存在的氧化层会对检测信号造成干扰.腐蚀层厚度和氧化层厚度对涡流检测信号影响的变化规律与仿真结果具有一致性.     

声速测量实验中声波的研究

为了能对声速测量实验中的声波在理论上作更深入的研究,讨论了声速的测量方法及实验原理,对声速测定仪的发射器与接收器之间入射波与反射波叠加的合成波方程进行了推导,得到两换能器之间超声波的状态为行驻波。实验结果表明,可以用相位比较法和驻波共振法测出超声波的声速,同时这两种方法的测定结果与理论值的相对误差分别仅为2%和1%。     

非焊透阶梯导波杆用于高温管道超声测厚的实验研究

将与管道材料相同的阶梯导波杆以非焊透的形式垂直地焊接在管道监测部位,导波杆的中上部设置冷却装置,使端部温度降低以便使用常规超声波探头及耦合剂进行测量,从而实现高温管道壁厚超声波监测.以碳钢材料为例,利用数字超声波探伤仪CTS-2020对焊接导波杆的圆平板进行了测量.只要保证导波杆阶梯段的温度接近被测构件的温度,利用阶梯段的已知长度及各反射波声程差,不需修正即可推算圆平板的厚度.与圆平板实际厚度相比,误差小于0.15 mm,可满足高温管道壁厚检测要求.     

用声模态技术识别内燃机噪声源

为了准确识别内燃机噪声源，提出了一种声模态分析技术.通过对双传声器声强信号进行傅里叶变换，得到两个声压互谱的虚部，进而计算出各测点声强的频率分布，将测量面上各测点某一频率成分的声强值挑选出来，得到测量面上各频率成分的声模态.用声模态技术对一台汽油发动机噪声源识别，确定了各测量面的主要噪声源的位置，并对噪声源产生机理进行了分析.结果表明，声模态技术能准确识别出测量面上各种频率成分的噪声源位置，为噪声控制的结构改进和声源屏蔽提供重要信息.     

相位比较法在声速测量中的应用

介绍了在声速测定实验中利用声速测定仪、双踪示波器、低频信号发生器等实验仪器,提出了测量声驻波相位的一种直观方法,采用信号发生器发出的信号直接输入Y1,将接收器接收到的信号输入Y2,X轴仍输入扫描信号.在测量声压驻波振幅变化规律的同时与原信号的相位进行比较,可看到相位发生变化的规律.从而证实驻波相位的特点,在相邻2个波节间的各点同相,而位于1个波节的2侧的2点反相.用李萨如图形法测量声速误差较小.     

鼓形蜗杆齿面误差检测原理与测量方法

为对鼓形蜗杆齿面这一复杂螺旋面的误差进行检测,提出一种以鼓形齿面偏差作为综合判断平面包络鼓形蜗杆齿面加工误差的误差检测方法。基于齿轮啮合原理建立齿面数学模型,利用齿轮检测中心的轮廓扫描得到轴向齿形;为得到鼓形蜗杆齿面实际接触坐标值,依据鼓形蜗杆齿面方程和齿轮测量中心的特点,进行了测头半径补偿;为实现测量数据与鼓形蜗杆齿面的理想测头中心轨迹的比较,进行了坐标变换;应用最小二乘法原理对测量数据和理论数据进行匹配,得到评估函数,进而得到各测量点的齿面偏差值。对鼓形蜗杆样件齿面进行误差测量实验,验证了上述检测原理和测量方法的可行性。测量结果表明,该鼓形蜗杆样件的上侧齿面误差值为0.079 mm,下侧齿面误差值为0.082 mm。研究内容能形成鼓形蜗杆齿面的误差检测评价体系,有利于内齿轮包络鼓形蜗杆传动的推广和应用。       

仪表板的结构-声灵敏度分析及声学优化设计

为了研究各铺层厚度对复合结构隔声性能的影响,设计出声学性能最优的仪表板.由结构-声场耦合有限元方程计算某复合仪表板各铺层厚度对其透射侧一点声压的灵敏度,根据结构-声学灵敏度结果,以仪表板透射侧一点的声压最小为优化目标,各铺层厚度为设计变量,仪表板总质量为约束条件,用修正的可行方向法优化1500Hz以内的声学性能.结果表明,与原单层镁质仪表板相比,优化后的镁合金复合仪表板重量减轻1.25kg.用结构-声耦合法计算二者的声学性能,透射侧总声压级由128.2dB下降至124.2dB,实现仪表板轻量化、低噪声的设计要求.     

癌热疗中组织超声回波时移与其温度相关性

设计了实验系统,研究了生物组织超声回波时移与其温度的相关关系,以期利用这种相关性实现热疗中组织温度的无创检测.以去气水和新鲜的离体猪肝为实验研究对象,采集其在不同温度(20-50℃)下的组织背向反射超声回波信号.实验结果表明:组织内超声声速随温度的变化而变化,它与加热区域内的组织热膨胀一起引起了回波变化,回波时间的变化与温度升高之间有明显的相关性.初步研究证实:基于不同温度下组织背向反射超声波信号的精确采集,可利用回波时移的温度相关性实现组织温度的无刨检测.     

悬臂梁不同单元类型计算误差分析

为了研究悬臂梁用不同单元类型计算应力结果与真实测量值的误差和该误差产生的影响因素。首先,用ABAQUS有限元软件对悬臂梁结构进行壳单元建模和实体单元建模,分别计算出Mises应力值,再用经典材料力学方法计算出相同情况下悬臂梁Mises应力值,然后用电阻应变测试法计算出悬臂梁的真实应力值,计算出各种应力计算方法相对于真实测量值的误差。最后,分别计算不同厚度悬臂梁,用壳单元和实体单元分别计算出的Mises应力值,将实体单元计算应力值代替真实测量应力值,得到壳单元计算结果相对于实体单元计算结果的相对误差。研究结果表明,悬臂梁用实体单元计算出的Mises应力值相对于壳单元更加接近于真实测量值。随着悬臂梁厚度的增加,壳单元计算结果的精度越来越小。对于同一厚度的悬臂梁,不同位置处壳单元计算应力值对于真实值的相对误差近似为一常数。     

基于超声相控阵的煤岩界面识别研究

煤矿综合机械化开采中的煤岩界面识别问题属世界性难题.利用煤与岩的声阻抗差异以及相控阵技术,提出了基于超声相控阵的煤岩界面识别方法.在分析煤样与岩石的声速和超声波衰减系数等参数的基础上,基于非均质散射场理论,建立超声相控阵煤岩识别模型.开展了多种频率的超声相控阵对不同类型煤岩模型的扫描检测数值模拟研究,获得了煤岩界面的回波信号和超声相控阵成像图像,实现了煤岩界面的识别.结果表明:基于非均质散射场声场理论的超声波相控阵煤岩模型构建与仿真方法的正确性;超声相控阵方法可应用于煤岩界面的识别研究.     

凝汽器水位测量方法的误差及可靠性分析

针对凝汽器水位测量方法大多存在误差大及可靠性较差的现状．对凝汽器水位测量几种方法的误差来源进行了研究;通过对现场所采用测量方法的安装方式、运行环境、运行工况的调查,计算了各种测量方法的测量误差,分析了工作的可靠性;通过分析得出测量误大、可靠性低的根本原因是管路严密性难以保证,而采用超声波和导波雷达液住计则能从根本上消除了这个误差来源,其测量误差小,可靠性高。