厚圆盘弯曲振动辐射声场指向性研究

厚盘辐射体机械强度高,横向尺寸小,在高频大功率声辐射条件被广泛应用。基于Mindin理论对厚圆盘的弯曲振动辐射声场特性进行了研究,推导出三种边界条件下厚圆盘辐射声场指向性的数值表达式,编制程序并研究其声辐射特性。结果表明,不同边界条件下的相同尺寸厚圆盘各阶指向性的尖锐程度不同,其中固定边界条件下辐射主声束角宽度最窄即指向性最尖锐,自由边界条件下主声束角宽度最宽,即指向性最不尖锐,简支边界条件次之;并且随着振动阶数和厚度的增加,各边界条件下厚圆盘的辐射声场主瓣指向性越来越尖锐,旁瓣逐渐增加,指向性变得越来越复杂。对同一频率、不同材料的厚盘,材料对其指向性的影响较小,但对同一尺寸、不同频率的厚盘,材料对其指向性的影响较大,研究结果对厚盘弯曲振动辐射体的应用提供了参考。     

阶梯圆盘节圆偏离对辐射声场指向性的影响

在实际应用中,阶梯圆盘节圆位置与预先设计的阶梯位置不可能实现真正意义上的重合,节圆会偏离阶梯位置。以带有一个中心上凸的阶梯圆盘为例,将阶梯圆盘按节圆及阶梯位置分成三个部分,提出了解析计算这三部分位移分布的方法,经有限元计算证实了这种方法的有效性。在此基础上,利用声场迭加的原理导出了辐射声压,并计算分析了节圆偏离对指向性的影响。结果表明：节圆偏离阶梯位置会导致阶梯圆盘的指向性主瓣的半开角变大,节圆比阶梯位置偏大到一定值时指向性主瓣分叉,这使得阶梯圆盘的辐射声场能量相对分散。     

小球散射超声脉冲声场的指向性

基于对小球散射单频连续声场的研究,利用傅立叶变换对换能器激发的小球散射的脉冲声场进行分析,推导了小球散射脉冲声场的指向性函数计算公式,并计算了指向性函数值。与实验结果对比表明,在换能器中心频率较低、刚性小球半径较小的情况下,所推导的计算公式是可靠的。     

大孔径线列阵的近场指向性和聚集声场

本文分析线列阵在菲尔近场区的指向性特性，指出它的异常变化；讨论改善近场指向性的办法，即聚集问题，在近场某点进行聚集，补偿二次曲面的相位，能在该焦点获得与远场指向性完全相同的图案，但对于偏离焦点的距离，仍会出现类似菲涅尔近场的畸变指向性。     

用高频近似计算结构体辐射声场

本文对高频段结构体辐射场场用高频近似即所谓平面波近似方法来计算。该方法不但避免了通常所用的边界元法计算结构体辐射声场出现的３个问题：１．不光滑点Ｃ（Ｐ）因子计算，（２）奇异积分，（３）特征频率处理的非唯一性，而且该方法精度较高，计算量小，于微机计算。     

纵波及横波换能器在半无限固体介质中的辐射声场指向性

本文研究了圆形纵波及横波平面辐射器在半无限弹性固体介质中辐射声场的指向性，该指向性反映了半无限弹簧固体介质和辐射器有限尺寸对辐射声场的影响。用铝制的实验室模型分别测试了辐射声场的纵横波波形，实验结果与理论计算有较好的一致性。本文为固体换能器性能的测试提供了一种有效方法。     

半无限域中结构体辐射声场计算

本文从无限域Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ积分方程入手，用边界元法（ＢＥＭ）计算任意形状结构体辐射声场，对用ＢＥＭ计算声场出现的奇异积分，特征频率，边角点处向不连续，高频段计算误差较大等问题进行了有效，简便的处理，并用理论算例验证了这些方法有较精度。     

换能器组阵对声场指向性的影响

根据点声源的声场指向性函数,推导出了考虑换能器振动面积时单个超声波换能器的指向性函数和由其组成的矩形阵列的指向性函数,研究了单个超声波换能器和其组成阵列的指向性。计算分析了阵元面积、阵元间距及阵元数目对超声波换能器阵列指向性的影响,为高指向性噪声的控制和声武器对抗提供帮助。     

室内指向性声源的声场数值模拟

为了利用计算机对室内指向性声源的声场进行模拟,文中将声线跟踪法,虚源法和Monte Carlo法相结合,编制了一种场场数值模拟仿真程序,该程序能模拟有（或无）指向性声源在室内给定点的声压级等参数值,还能计算出该点的脉冲响应函数,作为例子,分别利用该法和声压叠加法研究了点源和偶极子声源的指向性。     

用高频近似计算结构体辐射声场

本文对高频段（ｋａ≥５）结构体辐射声场用高频近似即所谓平面波近似方法来计算。该方法不但避免了通常所用的边界元法（ＢｏｕｎｄａｒｙＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ，简称ＢＥＭ法）计算结构体辐射声场出现的３个问题：（１）不光滑点处的Ｃ（Ｐ）因子计算，（２）奇异积分，（３）特征频率处解的非唯一性，而且该方法精度较高，计算量小，便于微机计算     

方板阶梯辐射体指向性研究

指向性是衡量辐射体声学性能的重要参数。同相弯曲振动方板阶梯辐射体具有辐射阻抗低、面积大等特点,可广泛应用于大功率气介质超声领域。分别从材料、几何尺寸两个方面对影响辐射体指向性的因素进行了研究。并以材料为钢,边长为50 mm,基底厚度为6 mm,阶梯厚度为10 mm的方板阶梯辐射体(Ⅱ~#)为例,利用有限元将辐射体划分为多个微元,提取各微元位移振幅,计算其指向性。计算结果表明,工作频率一定时,材料对辐射体的指向性没有影响;当辐射体边长与基底厚度的比值较小时,其指向性较尖锐。实验测试与理论计算结果相符,方板阶梯辐射体指向性图案有单一主瓣,其辐射主要集中在主轴方向,形成一个半开角宽度较小的锥形射线束。     

利用迭加法计算阶梯圆板辐射阻抗

辐射阻抗是描述声学振动系统的一个重要物理量。对阶梯圆板的辐射阻抗而言，运用传统理论计算时，由于辐射面不在同一几何面，积分上下限很难选取而无法计算。从辐射声功率角度，基于叠加原理，提出了计算阶梯板辐射阻抗的算法——迭加法，并计算了带有一个阶梯的阶梯板辐射阻抗。     

气介式功率超声复合换能器的声辐射特性研究

本文对气介式功率超声复合换能器的辐射声场进行了理论计算并与实验结果进行了对比。该复合换能器由夹心式纵向振动半波长换能器及弯曲振动的薄圆盘组成。从理论上推出了弯曲振动辐射圆盘在不同边界条件下的辐射声场分布及其共振频率方程。理论分析结果表明,固定边界弯曲振动圆盘辐射声场的指向性最佳,并且指向性的理论计算结果与实验结果符合很好。     

矩形板辐射体弯曲振动的轴向声场计算

文章利用数值计算结合有限元方法,推导了一种计算自由边界条件下弯曲振动矩形板辐射体近远场轴向声压的方法。以算例中的矩形平板辐射体和阶梯矩形板辐射体为例,分别计算了其轴向声压并进一步进行了实测。最后,测试了声压与施加在激励换能器上的输入功率之间的关系。结果表明:在辐射体近场区域内,轴向声压随距离的增大有较大的起伏,近场多次出现声压极大值与极小值;在远场区域声压随距离的增加而缓慢衰减。输入功率不同时,辐射体轴向声压随距离变化的趋势相同,进一步说明所述计算方法的正确性。     

基于Mindlin理论的厚阶梯圆盘弯曲振动特性研究

阶梯圆盘辐射体因其辐射面积大、辐射效率高等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由、固定、简支边界条件下的频率方程,并分别对频率方程进行数值求解,结果表明计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论为厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供了理论参考。     

Measurement of the sensitivity and directivity pattern of hydroacoustic measuring modules in artificial tanks

A method of measuring the sensitivity and directivity pattern of hydroacoustic measuring modules of considerable dimensions in artificial tanks is considered. The method is based on the use of a pseudonoise signal. The results of the mathematical modeling and practical application of the method are presented. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 10, pp. 68–70, October, 2006.     

医用线列阵声场计算方法

用指向性函数分别描述了医用线列阵单频波和宽带波声场。讨论了应用电子聚焦处理、幅度加权变迹处理和孔径变迹处理的方法来改善波束特性；论述了在实际中应用较多的宽带波声场的计算。通过分析表明，宽带波持续时间愈长，宽带波声场就愈接近于单频波声场。     

平面波激励矩形板辐射声计算中奇异积分处理方法研究

平面波垂直入射均匀薄板为一常见的透声问题;如果从振动声辐射角度来讲,这也是一个平面波激励板振动的声辐射问题,两种分析思路均已有经典方法可以采用,计算结果也理应一致.前者计算容易,但后者由于积分中含有奇点所以计算比较复杂.文章首先对有限薄板被激振动和声辐射的已有研究结果进行了回顾,重点处理了矩阵求解和奇点积分问题,给出了...