超声激励瓦斯抽采增效技术研究

针对矿井瓦斯抽采浓度低、流量小等问题,为了提高煤层瓦斯抽采效率,利用超声波能够有效提高瓦斯解吸量,增加钻孔抽采效果的特性,研制了大功率棒型超声波换能器,形成了"换能器-辐射棒体"振动系统,并在双龙煤矿201运输顺槽开展试验研究,试验结果表明:水平方向上距离超声波作业孔5 m范围内超声波影响较为显著,瓦斯浓度提高了40%～94. 7%,瓦斯抽采纯量提高了139%～240%,且距离超声波作业钻孔越近,超声激励作用效果越显著,超声波对较远距离钻孔的影响是逐步提升的,随着时间的增长其作用效果越明显。     

圆柱形压电换能器的测井声场有限元仿真

为了研究圆柱形压电换能器测井声场特性，该文采用有限元ABAQUS中动力学隐式算法和动力显式算法相结合的方法，借由压电单元、声学接触单元及无限单元解决了压电耦合、流固耦合及截断返回（波）问题，建立了圆柱形压电换能器的声波测井有限元-无限元耦合分析模型，通过重启动分析方法，完成了对整个声波测井过程的仿真分析。结果表明，通过与有限差分法结合完全匹配层（PML）的算法对比，该文建立的声波测井有限元-无限元耦合分析模型在解决测井声场分析问题上具有较高的可靠性。在激励电压作用下，于井轴接收到的返回波的声压量级衰减严重，而测井环境中的流体介质密度、固体介质密度对于井轴接收到的返回波的声压量级衰减影响较小。     

宽频带梯形叉指式换能器优化设计及应用

由声表面波（Surface Acoustic Wave）器件发展而来的叉指换能器（Interdigital Transducer，IDT）由于其工作频率可以设计、频带宽可调、损耗低等特点逐步应用于结构健康监测（Structural Health Monitoring，SHM）系统中，因此在智能材料与结构中有着广泛的应用前景。本文针对现有矩形IDT带宽窄的不足，研究宽频带梯形叉指换能器（Trapezoidal Interdigital Transducer，TIDT）。采用有限元分析方法对TIDT的尺寸进行结构优化设计，并对设计的TIDT进行性能测试，通过实验研究了TIDT用于结构损伤检测的初步应用。实验结果表明，TIDT在实际应用中进一步提高了损伤识别精度，具有广泛的应用前景。     

两种由薄片式压电元件构成的换能器对比测试

为简化压电换能器制作工艺和减小结构尺寸,利用薄片式压电元件良好的力电转换特性,根据压电换能器结构不同的能量转换方式,设计并制备了冲击型和弯曲型两种换能器.通过建立对比试验,分析了两种结构的工作原理以及换能器的发电性能,并研究了加载条件的变化对换能器输出性能的影响规律.测试结果表明:弯曲型换能器在有限位移下,低频率加载时的发电性能和工作稳定性强于冲击型换能器.最后,根据对比结果提出了一种弯曲型换能器的有效封装结构.     

基于空间-频率-波数法的梁中分层缺陷定量检测

为了描述梁中Lamb波的传播特性并对梁中的分层缺陷进行定量检测,以铝梁为研究对象,分别从有限元仿真和试验两方面进行研究。采用基于Matlab和ABAQUS相结合的方法,构建含分层缺陷的铝梁三维有限元仿真模型。通过提取覆盖缺陷的矩形区域接收点的时域信号,对铝梁中Lamb波与分层缺陷的作用规律进行分析。讨论对称边界和自由边界两种条件下,波场幅值分布的一致性与差异性,并得到了入射波幅值在梁宽度方向上的变化规律。同时,搭建EMAT/激光检测系统对有限元仿真结果进行验证,发现二者具有良好的一致性。针对接收波形中复杂的时域信息,采用空间-频率-波数法对铝梁中的分层缺陷进行定位和定量评估。研究结果表明,从仿真和试验分析,采用空间-频率-波数法对铝梁中分层缺陷的测量误差均在6%左右。     

一种强声警告与驱离设备的设计与实现

介绍一种基于D类功放设计并实现强声警告与驱离设备的方法.该设计应用在水域及港口防护中,配合主动型小目标探测声呐,能有效地提升对水下入侵目标的防御和处置能力.     

瑞典Visby级轻型护卫舰采用碳纤维夹心材料

正由Karlskrona造船厂建造,服役于瑞典海军。共5艘,用于防空,反潜,扫雷,巡逻。装备有Bofors 57毫米炮,8枚Saab RBS15反舰导弹,4枚Saab ASW鱼雷,反潜火箭。柴燃混合动力,最大航速35节,最大航程2500海里。该级舰的最大特点是采用全新的隐身设计技术。舰壳材料并非采用常规钢材,也不是普通玻璃钢,而是碳纤维夹心材料,采用特殊真空注入技术建造而成。为了达到关键性能要求,壳体必须尽可能轻,因而壳体采用夹心结构,由聚氯乙烯夹心和碳纤维乙烯基酯层压板构成,它不但具有很高的     

矩形超声换能器空间脉冲响应计算方法研究

空间脉冲响应模型是一种可以高速、精确地计算平面型超声换能器瞬态声场的方法,该方法不需要对平面型探头的表面进行离散化或近轴近似处理。首先将空间点投影到换能器平面内,将构建空间脉冲响应函数转化为计算以该投影点为圆心,与换能器相交的圆弧段的圆心角。由于矩形换能器包括4个顶点和4条边线,其几何形状与圆形换能器相比较为特殊,所以当投影点位于平面内的不同位置时,其计算方法也不相同。首先将探头所在平面进行分区,当投影点位于同一分区中时,其空间脉冲响应函数的计算方法相同;然后给出了当投影点位于各个分区中时的空间脉冲响应函数的计算过程,分析了矩形换能器尺寸的变化对分区的影响;最后,对一维超声相控阵探头的瞬态辐射声场进行了计算实验,并采用动态光弹方法对瞬态声场进行观测实验。实验结果表明,不同的换能器尺寸对计算过程及结果有显著影响,本文计算方法可以有效地实现矩形超声波探头在均匀单一介质中的瞬态声场仿真计算,有利于对平面矩形类超声换能器进行优化设计。     

简支条件下三叠片复合弯振换能器振动特性研究

采用瑞利法对简支边界条件下三叠片圆盘弯振换能器进行理论研究,并推导其谐振频率及有效机电耦合系数,通过数值计算分析了谐振频率及有效机电耦合系数随换能器各尺寸参数的变化规律,结果表明换能器结构参数对谐振频率和有效机电耦合系数有很大影响,谐振频率随换能器各尺寸参数的增大而增大,在其它尺寸一定的情况下有效机电耦合系数随着金属片厚度,都有一个最大值,也为三叠片弯曲振动换能器的进一步广泛应用提供理论支持。