正弦脉冲激光激发声波的热膨胀机制理论

阐述了激光与液体媒质作用通过热膨胀机制激发平面光声源的理论;针对激光脉冲为正弦波形的情况,求解出δ脉冲和长脉冲分别在约束界面和自由界面下产生声脉冲的解析解,通过仿真得到了声脉冲剖面,并对每种情况下产生的声波进行了对比分析;然后对液体中激光致声的光声转换效率进行了理论研究,对正弦波形δ脉冲和长脉冲激光分别在约束界面和自由界面下产生声脉冲的光声转换效率分别进行了理论分析和仿真,并讨论了液体媒质特性参数和激光参数对转换效率的影响,提出了提高转换效率的方案。     

固体中圆柱形孔脉冲超声波散射的有限元模拟

建立了半无限各向同性弹性固体的具有吸收边界的二维平面应变有限元模型,计算研究了入射平面脉冲超声纵波和横波在固体中横向圆柱形孔上的散射。计算结果以位移场波场快照和位移散度场(纵波)、位移旋度场(横波)波场快照的形式给出,与现有动态光弹实验照片进行了比较,符合得较好。通过对计算数据的处理,清晰地看到了入射纵波沿孔壁的螺旋旋转爬行,证实了理论预计,弥补了光弹实验结果的不足。     

超声换能器声场的激光可视化研究

为了提高超声检测的灵敏度和检测精度,优化检测工艺参数,充分了解超声换能器形成的声场至关重要。搭建了超声换能器声场的激光可视化实验平台,利用超声换能器在试样中激发出超声波,利用激光散斑接收试样表面某点在一段时间内的位移,再通过扫查获得一定区域内质点的位移,进而形成多时刻的质点位移场,以此实现超声场的动态显示。利用该系统对超声换能器声场的扩散情况进行了探测,探测结果与理论计算结果基本一致。     

超声治疗中的非热现象研究

超声在临床治疗中已得到了广泛应用。近２０多年国内外学者围绕超声热疗问题开展了深入研究，对超声热效应的机制已有较清楚的认识［１］。但超声治疗中的非热理象尚未受到足够重视，而这些现象有时可能是治疗的关键，尤其在高强度聚焦超声场中。本文就超声治疗中可能出现的几种主要的非热现象进行了总结。１声流声流源于声吸收。频率在１ＭＨｚ以上时声流明显［２］。波形失真，声流速度增加。聚焦声场中，声流速度的峰靠近焦点。非聚焦声场中，声流速度沿轴向慢慢地单调增加［３］。脉冲声场中，声流速度随脉冲占空比减小而增加；高脉冲重…     

用光声信号飞越时间法对纯铜脉冲激光烧蚀的研究

利用脉冲激光束轰击金属样品表面时在周围空气中激发的光声信号研究了纯铜的激光烧蚀。实验中,用He-Ne探测光束偏转方法检测光声信号,并根据光声信号飞越时间随激光能量密度的变化测定了纯铜的脉冲激光烧蚀阈值。文中还给出了一种理论估计脉冲激光烧蚀阈值的较为实用的方法。纯铜的脉冲激光烧蚀阈值的实测值约为3.0 J/cm2,理论估计值为3.2 J/cm2。两者符合较好。结果表明,光声信号方法是测定纯铜的脉冲激光烧蚀阈值的一种简单可行的方法。     

激光发声及其发声的机理

宽带调制的相关光声检测技术是兼有单频和脉冲光声检测特点的一种新的光声检测技术。在时域,它可以获得不同深度的信息,在频域,它可以得到很宽频率范围内的响应。 目前宽带调制技术主要有伪随机编码调制和线性调频两种。我们在实现了Lagrange序列伪随机编码调制的光声检测后,又进行线性调频技术的研究。理论和实验上均已证明线性调频信号的自相关函数比伪随机编码调制信号的自相关函数更逼近δ函数。本文将简要地介绍线性调频技术的原理及在薄膜热扩散率测定中的一些实验结果。线性调频技术在光声检测薄膜热扩散率中的应用@钱梦騄$同济大学…     

激光超声技术在单晶硅弹性模量测定中的应用

由于脉冲激光源在烧蚀激发声脉冲时，其时域特性非常接近于理想的δ（ｔ）函数，因此激光超声技术不仅可用于复杂的各向异性媒质声的激发和传播理论作实验验证，而且由于它的非接触激发和接收特性，也已成为各向异性材料特性检测的有效手段。单晶硅是晶格常数为５．４３Ａ的立方晶体，它的密度ｐ＝２．３３２ｇ／ｃｍ３。对于（１１０）晶面，它的弹性常数约为：Ｃ１１＝Ｃ２２＝１９４．３６ＧＰａ，Ｃ１２＝３５．２４ＧＰａ，Ｃ３３＝１６５．７ＧＰａ，Ｃ１３＝Ｃ２３＝６３．９ＧＰａ，Ｃ４４＝Ｃ５５＝７９．５６ＧＰａ，Ｃ６６＝５０…     

超声的电磁脉冲激发方式的探讨

主要研究了一种新的电磁超声激发方法．脉冲电磁超声的激发,旨在提高电磁超声换能器的磁声转换效率,解决其灵敏度低以及热效应的不良影响等问题。设计制作了脉冲电磁超声的激发装置。通过实验验证,该方式超声信号强度较强,激发装置发热量小。最后分析了超声波信号的激发强度与初始电压、电容容值等因素的关系,认为线圈中铁芯的加入在一定程度上可以提高磁声转换的效率。但目前产生的超声波信号频率仍在低频范围内,在今后的研究中还将进一步考虑采用信号压缩等方法来提高频率。     

多光谱光声层析技术在肿瘤学中的应用进展

多光谱光声层析技术是一种新兴的光声成像技术,兼具光声断层扫描和多光谱成像的优点。该成像技术需要利用内源性和外源性光声成像对比剂进行成像。成像时,激光发射器发射多个波长的激光束照射组织,组织发生热弹性膨胀并产生超声波,将超声换能器接收的光声信号进行后处理,分解光谱信息并重建图像。目前,多光谱光声层析技术已广泛用于多种肿瘤的研究。文章着重介绍光声成像对比剂和多光谱光声层析技术的发展近况以及在临床转化中取得的研究进展。     

基于阵列探测方式的时域光声成像系统

将阵列超声探头和超声相控技术与光声成像相结合的成像系统，与采用水听器的单探头旋转扫描光声成像系统相比，避免了机械旋转机构给光声信号采集所带来的不稳定性，提高了数据采集速度．时域光声信号由64阵元线阵超声探头以电子相控聚焦的方式进行线性扫描采集，然后通过时域后向投影算法进行光声图像的重建．采用波长532nm、重复频率10Hz的脉冲激光，系统可快速重建样品内部光学吸收分部的二维图像，单帧图像数据采集时间小于200s，成像横向分辨率小于2mm．实验结果表明，采用此方法可显著提高系统对光声信号的扫描稳定性和成像效率，该系统是一种有潜在临床应用价值的光声成像系统．