基于声线法的声场脉冲响应计算机模拟研究

首先对声场脉冲响应模拟研究的基本状况作了简要介绍,然后详细地给出了一种以声线跟踪法为基础的模拟声场脉冲响应的具体算法,该算法考虑了声源的指向性和扩散反射的影响,中以矩形空间为例,利用计算机仿真研究了给定点的脉冲响应,同时,还着重对声场脉冲的响应实际模拟计算过程中的几个重要问题作了探讨,并指声线法的不足之处。     

超声波体积流量计声场混合计算方法

超声波体积流量计测量空间内声场分布主要由换能器性能和实际工况下的流场共同决定. 在进行相关声场研究时,为了解决仅使用数值法难以对实际换能器重要计算参数进行准确建模的问题,提出联合测量边界条件和数值法的混合计算方法对声场进行求解. 计算模型的振动边界条件通过使用扫描式激光测振仪测量换能器表面离散点的振动速度并对其进行数据拟合来准确获取,实现以实验测量的数据对建模不确定性最大的换能器进行表征. 由计算流体动力学对超声体积流量计在不同体积流量下的流场进行求解,并将获取的流场导入数值计算模型中作为背景流场. 借助有限元软件COMSOL求解由非均匀流中线性声学式推导的控制式对声场进行预测. 比较预测和实验结果,对混合计算方法进行验证.     

厅堂音质双耳模拟的发展及研究的必要性

本文介绍评价厅堂音质的室内声场计算机模拟的发展及厅堂音质仿真研究的必要性。     

大尺寸板状构件超声阵列悬浮技术

为了提高超声悬浮性能及其柔性化应用能力,满足包括集成电路硅片和太阳能电池极板等构件的非接触抓取和输运的应用需求,开展基于换能器阵列的大尺寸板状构件超声悬浮技术研究. 采用空间脉冲响应函数法,建立换能器阵列非自由超声场的声压分布及该声场内悬浮体所受声辐射力的理论表达式,结合COMSOL软件进行仿真研究,验证该理论表达式的正确性. 搭建基于换能器阵列的超声悬浮实验装置,分别开展同一激励电压不同尺寸硅片以及同一尺寸硅片不同激励电压下的声悬浮实验. 结果表明：该技术可以实现对尺寸远大于波长的物体在稳定高度的超声悬浮,且当悬浮体的重量小于超声阵列的最大负载能力时,悬浮高度随物体尺寸和激励电压的变化不明显.     

阵元数量和排列方式对多阵元激波发生器声场的影响

提出了几种不同排列形式的多阵元激波发生器,采用坐标变换的方法对不同数量和不同排列形式的多阵元激波发生器的声场进行了模拟。结果表明随着阵元数量的增多,聚焦区域的声压逐渐增大,聚焦声压最大值发生在声轴线附近的聚焦范围内。考虑到加工等综合情况,阵列呈圆形等间距排列较优,这为以后多阵元激波发生器的设计提供了理论依据。     

电磁超声表面波辐射声场的三维有限元分析

为了得到电磁超声表面波换能器在被测试件表面和内部的辐射声场分布,采用ANSYS有限元仿真软件对电磁超声换能器辐射声场进行仿真.建立了电磁超声换能器三维有限元模型并进行了优化,给出了被测试件中感生涡流与换能器激励线圈参数的量化关系.通过电磁结构耦合的方法得到被测试件内部及表面不同方向质点的位移变化,分析了在被测试件内部的辐射声场分布,并给出了被测试件表面辐射声场的指向性规律.根据仿真模型搭建了电磁超声探伤平台,实验结果与指向角仿真结果基本吻合.实验结果表明：对电磁超声表面波辐射声场的有限元仿真,为其设计优化、实际探伤范围的确定、接收线圈放置位置,以及收发装置的安装角度提供了依据.     

圆环式径向换能器辐射声场的研究

研究圆环式径向换能器辐射声场特性,和分析声场的指向特性,得出圆环式径向换能器径向没有指向性而竖向有指向性,且环带越宽旁瓣越多,主瓣越尖锐.讨论了辐射声场的近场特性,表明近场和远场之间存在临界点,临界点随环宽变化而变化,环宽越大,临界点离环中心越远;反之,临界点离环中心越近.     

超声换能器压电陶瓷材料的选择

压电超声换能器的性能主要取决于所用压电陶瓷材料的性能。本文在利用改进传输线路法对常用压电陶瓷各项性能测试的基础上，进行了压电陶瓷性能对换能器作用的研究，结果认为，制作高灵敏度换能器宜选用PZT压电陶瓷，制作窄脉冲高分辨换能器宜选用PbNb2O6压电陶瓷，而制作高频换能器则宜用LNN压电陶瓷。     

封闭声场数值模拟系统SOFIS原理及设计

结合统计学方法，对模拟声场脉冲响应的算法进行了改进，使之可用于模拟非矩形空间，有障碍物或吸声体的封闭声场。在此基础上利用VisualC 语言和OpenGL图形软件包，研制了一个用于预测声场特性的计算机仿真系统SOFIS，该系统能在同一台计算机上完成声场建模，数值计算和输出结果等工作。论对一个建筑模型进行了仿真，同理论分析比较后可以得出结论，本系统在计算精度，适用范围和计算效率方面都有所改善。     

超声相控阵实时检测系统的研制

基于超声相控阵原理,研制了用于无损检测的实时检测系统,提出了超声相控阵检测系统的有效结构,该结构由一块主板、一块主控板和八块超声触发/接收板组成.通用串行总线(USB)的应用,提高了数据传输速率,简化了硬件接口复杂度.实验结果表明,该系统满足无损检测的需要.     

相控阵超声检测计算模型的建立

以探讨相控阵超声检测计算模型的建立为目的,从相控阵超声检测原理着手,模拟相控阵超声探头声束发射和信号接收的物理过程,结合单晶片探头的声场计算模型,建立完整的相控阵超声检测的计算模型.采用该模型计算模拟一维阵列相控阵探头检测试块中横孔所得缺陷回波信号,经过相应的信号处理得到B显图,并与对比实际相控阵超声检测得到的B显结果进行对比,对比结果表明所建立的模型与实际检测结果吻合较好.该模型的建立能帮助检测人员加深对其检测过程的理解,并有助于分析检测结果.     

超声相控阵检测技术的发展及应用

为实现电磁超声相控阵在埋地钢质管道内超声波能量聚焦,增强管壁缺陷检测精确度,基于射频理论及DE类功率放大器技术,提出了一种电磁超声相控阵多通道大功率高频激励源设计方法.通过现场可编程门阵列（field-programmable gate array,FPGA）数字延迟方式对采样时钟进行精确控制,以实现激励源多通道脉冲序列时序和相位的延迟.采用光纤隔离脉冲信号以及电源隔离转换参考电位,有效解决了激励源高频\     

相控阵偶极子天线单元互耦的矩量法研究

本文采用分段正弦基函数 Galerkin 法计算了电压馈电方式下相控阵偶极子天线单元上的电流分布、单元间的互阻抗以及各单元的输入阻抗,与实测结果取得了较好的一致。并用迭代法求得了已知馈电电流情况下各单元的馈电点电压和入射波电压,为实现低副瓣相控阵天线提供了理论分析依据。     

宽带相控阵雷达发射波束零点形成方法

在发射为线性调频信号的基础上．提出了一种宽带子阵数字发射波束形成新方法．该方法用数字权和时变相位权代替传统宽带子阵延时线方法波束形成中的移相器和时延线．这就避免使用存在量化误差且昂贵的模拟时延单元．此外．子阵内数字权可通过窄带波束零点形成的方法来构造并加宽凹口．最终实现了宽带发射波束零点形成．最后．计算机仿真证明了宽带数字方法能保持发射波形距离高分辨率并且可在干扰方向形成零点．     

改善超声清洗中声场均匀性的研究进展

超声清洗是功率超声最为广泛的应用之一,清洗效果受各种条件影响。为了改善驻波声场对清洗效果的影响,分析了声场分布在超声清洗中的影响作用,综述了近年消除驻波、改善声场均匀性的超声清洗新技术,对超声清洗技术的发展作出了展望。     

基于幅度加权的均匀线阵近场波束聚焦方法

为了降低相控阵列相移器和控制器的复杂度与成本,基于对阵元辐射振幅加权,提出运用函数逼近方法来计算各阵元辐射振幅．针对一维线阵,将空间辐射振幅分布设为δ(r-r₀),可计算出每个阵元辐射振幅的取值,实现阵列波束在近场r₀处会聚．举例说明了该方法的有效性．该方法容易推广到面阵和阵元辐射具有不同偏振方向的横波或纵波近场空间波束聚焦计算中．     

一种S频段卫星通信相控阵天线设计

为了解决目前卫星通信相控阵天线波束扫描角度范围较小、低仰角增益较低等问题,采用双层微带结构,加载圆形金属腔体,实现了更宽波束的S频段圆极化相控阵单元,来提高相控阵低仰角增益．然后,用24个单元按照水滴状形式排布组成相控阵阵列,以减小风阻．仿真结果表明,在收发频段内,相控阵单元的电压驻波比小于1.3,轴比小于3dB,单元在阵中的3dB波瓣宽度为120°左右; 天线阵列在扫描到仰角25°时,其增益相比天顶方向(仰角90°)下降了4dB左右．最后,加工好的天线阵列测试结果和仿真结果具有很好的一致性,波束扫描角度较宽,低仰角增益较大,满足设计要求．     

一种均匀直线阵列干扰抑制的新方法

提出一种应用于均匀直线阵列的干扰抑制方法．对均匀直线阵列进行虚拟平移对信号作变换,应用最大信号与干扰加噪声功率比准则得到权值．该方法克服了使用空间平滑技术带来的阵列孔径减小的负面效果．计算机模拟实验表明该方法性能优越．