球面聚焦超声换能器的电声特性和测量方法的研究

研究介绍了圆形孔径的球面聚焦压电换能器的基本电声参数：输出声功率、辐射电导、电声效率、自由场发射电流(电压)响应、自由场电压灵敏度、有效面积、有效孔径、声焦距、声束宽度和阻抗(导纳)等电声特性及其测量方法,详细地论述了基于辐射力天平法和自易校准法的测量原理和方法,讨论了它们的内在联系。给出了换能器自易校准中的衍射修正系数和平均反射系数的公式、计算方法和系列数据图表。试验结果表明了测量原理和方法的合理性和可行性。     

基于线性叠加法的工频电压比例标准自校技术研究与应用

传统的工频电压比例标准器校准一般采用电压互感器串联加法线路,由于屏蔽误差要求较高,限制了其在高压领域的应用.本文为实现高压工频电压比例标准校准,提出了工频电压线性叠加法测量线路.该方案将工频电压线性叠加法与参考电压法相结合设计了500kV工频电压比率标准自校系统,同时设计了新型工频电压比例装置,根据线性网络的比例性和叠加性,实现对电压互感器电压系数的测量.所提出的方案通过自校试验验证了工频电压线性叠加线路的可行性.与电压互感器串联加法相比,工频电压线性叠加法有效的避免了由于互感器一次电压改变而引起的屏蔽误差对测量结果的影响,为220～500kV屏蔽型电压互感器的自校测量提供新的测试方案.     

水声测量用声脉冲瞬态抑制方法的理论研究

水声测量用声脉冲瞬态抑制方法是根据所希望的发射信号对换能器等效电路进行反向推导,得到解析的激励电压波形,用该电压波形激励换能器,可在小空间水域中得到无瞬态过程的声压波形,用于对低频换能器的校准或声学材料性能的测量。     

水听器复数灵敏度相位测时校准法

本文提出并论述了水听器复数灵敏度相位测时校准法.常规的水听器复数灵敏度校准,要求准确测定工作换能器之间的距离,但在具体实施中很难保证测量的准确度.水听器复数灵敏度相位测时校准法,就是利用时间测量取代距离测量进行灵敏度相位校准,文中阐述了水听器复数灵敏度相位测时校准法的测量原理、方法和实施步骤.     

应用激光干涉仪的超声换能器绝对校准法

对于校准超声换能器,通常有许多方法可用,但这些常用的方法并非是可靠的绝对校准。而且这些方法不能对工作环境中的换能器进行绝对校准,这是明显的严重缺点。很多换能器是在水槽中校准的,当用于金属样品时,它们的特性与水中不同,金属样品的几何形状和它的声阻抗明显地影响换能器的性能。因此需要有一种校准方法能用于测量在各种环境和各种几何形状和类型的材料中工作的换能器性能。 Harwell无损检测中心,进行换能器核准已有多年,并创造了测量换能器的频响和声束剖面的技术。 这些技术已被广泛应用,但其目的仅用作换能器的质量检验,而并非给…     

舰载声纳换能器的就地校准

本文介绍了一种可以对舰载声纳换能器进行就地校准的方法。本方法与普通互易校准不同,它既能对换能器的灵敏度幅值也能对其相位随时进行就地校准,校准精度只取决于电流和电压的测量精度。     

基于自易校准技术的柱面会聚波超声功率测量研究

基于自易校准技术研究了柱面会聚波超声功率的测量方法。首先从定义柱面会聚波的互易常数、自由场发送电流响应及电压灵敏度等电声特性参数开始,重点讨论了反射系数及衍射修正系数的计算方法,推导了凹圆柱面聚焦换能器声功率自易测量计算的表达式。然后,将实测结果与辐射力法的测量结果比较取得很好的一致性。通过实验证明了自易校准法应用于柱面会聚波超声功率测量的合理性和可行性。     

聚焦换能器声强和声功率测量方法研究

针对聚焦声场的特点,以及辐射力天平(RFB)只能获得单一功率指标的缺点,提出一种基于近场测量法的聚焦换能器声强和声功率评价方法。通过声场测量系统对聚焦换能器预聚焦区域中两个平面上的声压扫描测量,运用声强法得到聚焦换能器的声强分布以及辐射声功率。采用活塞换能器的远场测量法与近场测量法进行比对,两种方法得到的声功率误差不超过12%。比较预聚焦区域声功率值和焦点处声功率值,分析声功率评价方法的准确性。发现聚焦声场中不同位置处的声功率值一致性误差5%,同一位置处的声功率值重复性误差2%。结果表明,近场测量法适用于对聚焦换能器声强和声功率的评价,可有效避免直接测量对测量设备的损坏,同时还克服双水听器声强互谱法频率上限低以及测量系统相位不匹配的缺点。     

两换能器互易法校准高频水听器若干影响因素的研究

两换能器互易法由于将校准归结到若干电学量的测量,目前是校准高频水听器的主要方法之一。校准水听器过程中,在保证电学量测量精度的情况下,开展了诸多影响因素的研究,主要包括辅助换能器有效直径、声场中心对称性,水听器浸泡时间,水含氧量及衰减修正等引起的影响研究等。研究表明,在准确计算出衍射修正参数G1、平均效应修正参数G2的前提下,辅助换能器有效直径、衰减修正等引入的影响较大,而声场的非中心对称性、水听器浸泡时间及水含氧量带来的影响较小。结果表明,所建立的高频水听器校准装置,在0.5～15 MHz的频率范围内,校准结果与英国国家物理实验室的校准结果非常接近,结果准确可靠。     

宽带噪声相关法校准低频发射换能器

本文介绍了一种校准低频发射换能器的噪声相关法,并将该法校准结果与纯音脉冲声法的校准结果作了比较和分析。     

我国超声测量技术和标准化发展的三十年

结合作者的研究经历回顾了30年来我国超声测量技术发展历程和标准化的进展,展望了未来的发展趋势.这些进展包括对辐射力天平(RFB)法测量超声功率的主要改进(例如一系列辐射力计算新公式的导出和应用并得到IEC同行的验证认同,还使RFB的适用范围由平面波束拓展到各种聚焦波束,量程从30W提高到500W)、测量水听器的研发和互...     

Ultrasonic Power Output Measurement by Pulsed Radiation Pressure

Direct measurements of time-averaged spatially integrated output power radiated into reflectionless water loads can be made with high accuracy using techniques which exploit the radiation pressure exerted by sound on all objects in its path. With an absorptive target arranged to intercept the entirety of an ultrasound beam, total beam power can be determined as accurately as the radiation force induced on the target can be measured in isolation from confounding forces due to buoyancy, streaming, surface tension, and vibration. Pulse modulation of the incident ultrasound at a frequency well above those characteristics of confounding phenomena provides the desired isolation and other significant advantages in the operation of the radiation force balance (RFB) constructed in 1974. Equipped with purpose-built transducers and electronics, the RFB is adjusted to equate the radiation force and a counterforce generated by an actuator calibrated against reference masses using direct current as the transfer variable. Improvements made during its one overhaul in 1988 have nearly halved its overall measurement uncertainty and extended the capabilities of the RFB to include measuring the output of ultrasonic systems with arbitrary pulse waveforms.     

In-situ Attenuation Corrections for Radiation Force Measurements of High Frequency Ultrasound With a Conical Target

Radiation force balance (RFB) measurements of time-averaged, spatially-integrated ultrasound power transmitted into a reflectionless water load are based on measurements of the power received by the RFB target. When conical targets are used to intercept the output of collimated, circularly symmetric ultrasound sources operating at frequencies above a few megahertz, the correction for in-situ attenuation is significant, and differs significantly from predictions for idealized circumstances. Empirical attenuation correction factors for a 45° (half-angle) absorptive conical RFB target have been determined for 24 frequencies covering the 5 MHz to 30 MHz range. They agree well with previously unpublished attenuation calibration factors determined in 1994 for a similar target.     

聚焦超声的辐射力计算与高强度聚焦超声功率测量实验

研究聚焦超声场的辐射力计算。应用几何声学方法,推导了聚焦超声作用于测试靶上的辐射力通用公式,讨论了全反射靶和全吸收靶上的辐射力。最后给出了应用辐射力法测量高强度聚焦超声装置的声功率的实例,其结果与良热法测得的声功率接近,偏差不大于3%。     

基于人工神经网络的传感器非线性拟合方法的研究

人工神经网络具有以任意精度逼近任何非线性连续函数的能力。文章分别用BP网络、RBF网络对传感器的非线性作高精度拟合。仿真结果表明,三层BP网络和RBF网络能够满足工程实际中一维数据拟合的要求,网络具有良好的泛化能力。     

Determination of serum uric acid by isotope dilution mass spectrometry as a new candidate definitive method

A new isotope dilution mass spectrometric method for uric acid is described. A known weight of [1,3-15N2]uric acid is added to a known weight of serum, and the mixture is allowed to equillibrate. The serum is put through an anion-exchange resin, and the isolated uric acid is converted to the tetrakis-(tert-butyldlmethylsilyl) derivative of uric acid. For measurement, the derivative is injected into a gas chromatograph interfaced with a low-resolution, magnetic sector mass spectrometer. Isotope ratio measurements are made from the abundances of the [M - tert-butyl]+ ions at m/z 567 and 569. Bias is investigated by measuring the uric acid level in the same samples under different chromatographic conditions and with different ionization techniques. If these confirmatory measurements agree with the principal measurements, we have strong evidence for the absence of measurement bias. Uric acid was determined in three lyophilized human serum pools by this method. For Standard Reference Material (SRM) 909, four sets of six samples each were prepared. For Candidate SRM 909a, which consisted of two pools, each with a different level of uric acid, six sets of two samples of each level were prepared. The coefficient of variation for a single measurement ranged from 0.34% to 0.42%, while the relative standard error of the mean ranged from 0.08% to 0.14%. The results from the confirmatory measurements demonstrated that there was no significant bias in the measurements. The combination of high precision and absence of significant bias in the results qualifies this method as a candidate definitive method as defined by the National Committee for Clinical Laboratory Standards.     

开阔水域下换能器指向性实船校准方法研究

随着换能器谐振频率的降低,其尺寸一般会增大,现有的测量方法对其指向性的测量越来越困难,而且换能器在实船安装前后性能会发生变化。文章提出了一种基于三维立体水听器阵列的开阔水域下换能器指向性实船校准方法。利用超短基线定位和坐标转换确定待校准换能器与水听器阵列的位置与方向,并通过水听器阵的接收声压数据绘制换能器的指向性图。在湖上试验时分别使用标准测量法和实船校准法测量换能器的指向性,并对5 kHz和2.5 kHz频率下的实验数据进行对比分析,测试结果表明：-3 dB波束宽度误差分别为4.2%和7.4%,均满足水声测量误差低于10%的要求,证明了实船校准法的可行性和有效性。     

基于四元十字阵的低频换能器指向性检测方法

针对大型低频换能器指向性难以测量的问题,提出了一种基于四元十字阵的测量方法以获取大型低频换能器的指向性。利用到达四元十字阵阵元的时延差信息,结合双曲面交汇法对换能器进行定位,并根据四元十字阵阵元测得的声信号实现大型低频换能器指向性的测量;对定位算法进行理论仿真,设计并进行了湖上试验以测量模拟声源的指向性;对湖上试验测量数据进行计算分析,并与模拟声源在消声水池中的测量结果进行比较,两者-3 dB波束开角的测量结果相差在10%以内。此方法可以用于低频换能器指向性的测量。     

基于波叠加方法的水下声源辐射声场预报及实验研究

根据基于波叠加方法的声全息技术研究了水下声源的辐射声场预报问题,通过水听器阵列测得的复声压预报三维空间声场的声特性。数值仿真分析了一有限长圆柱壳模型在不同频率力激励作用下的声场预报精度,发现测量阵列尺寸与结构尺寸相近即可准确预测声场。水池和湖上实验分别对柱形换能器声源和加肋双层圆柱壳受激辐射声场进行了预测并和实测值进行了对比,结果表明该方法是一种稳健有效的声场预报方法。不同频率下,二者误差一般在3dB以内,能够满足工程需要。为实际水下大型结构的空间声场预报和降噪性能预估提供了工程参考。