高强聚焦声场中的非线性能量转换

1. 引言 高强聚焦超声波(HIFU)具有安全的穿透生物组织而到达患处的能力,因而其在临床医学治疗癌症方面具有巨大应用潜力,近年来,已被广泛的研究[1-4].HIFU治疗癌症是利用超声波在传播过程中,由于媒质吸收,使一部分声能转化为热能,进而加热病患处组织、杀死病变细胞.因此,正确预测声场的分布以及声能与热能之间的转换是十分重要的.早在上个世纪八九十年代,线性声场模型已被广泛地用来估计HIFU作用下的温度场[1-2];但是近年来越来越多的工作表明,强声场作用下,非线性效应对温度场有着重要的影响[3].先期的工作只限于研究小张角换能器激发的HIFU声场,然而,实际应用中换能器的张角却通常是较大的,最近,Kamakura等人提出了一种扁球体坐标系统,并建立了扁球声束方程(spheroidal beamequation(SBE)).研究证明,由于这种坐标系统可以更好的吻合聚焦换能器的形状,因此SBE方程可以更好的预测强聚焦声场,特别是当换能器张角很大时[4].     

利用参量效应及反射差频波进行非线性参量B/A成像

引言 目前,超声成像仪器在医学诊断和治疗中的应用已经相当普遍,最常见的有B超、超声多普勒等,但是这些医疗仪器大都建立在线性假设的条件下,采用声阻抗、声速、声衰减等常见的线性参量进行成像.而实际上超声波在介质的传播过程中存在不容忽视的非线性效应,诸如波形畸变、声饱和、非线性附加衰减等这些非线性效应的存在将影响超声诊断的准确性和治疗的有效性[1].     

基于角谱方法的二次谐波声场的研究

1引言 80年代初,Muir及Castensen首先从理论及实验上证实了在生物医学超声所使用的频率及强度范围内,存在不容忽视的非线性现象.[1]自此,生物医学超声中的非线性得到了广泛的研究和应用,如非线性声参量B/A的测量及成像、基于超声造影剂的非线性成像等[2].为提高测量及成像的精度,非线性声场的研究十分重要.     

可见光辐照下碘释放现象超声效应的实验研究

1引言 超声波辐照水溶液时,空化泡在声波的作用下形成、振荡、生长、收缩至崩溃.空化泡崩溃时在空化泡周围的极小空间内可以产生5000K以上的高温和高达5×107pa的高压等极端物理条件,同时可以产生氧化电位很高、化学性质十分活泼的羟基自由基(·OH)[1].利用声空化发生时产生的物理化学条件,通过进行超声预处理,可产生一系列声化学效应如超声诱导效应等,提高反应的产率和速率[2,3].本文研究了碘化钾溶液在可见光辐照下碘释放现象的超声效应.实验结果表明:超声的预辐照可以大大增加碘释放量.我们采用临界模型对该现象进行了初步分析.     

旋转点声源声场的数值仿真计算

旋转声源辐射声场的计算是利用点源模型预测风扇离散噪声的关键所在,对叶片式机械气动噪声的研究具有重要参考价值.提供了在任意边界条件下计算旋转点声源辐射卢场的数值仿真计算方法.将连续的旋转声源离散化,处理为分布于旋转轨迹上的有限个固定点声源.利用离散化处理后的声源,通过边界元法分别计算旋转单极子和旋转点力源的辐射声场.在自由空间内的计算结果与理论解进行了对比验证,得到较为理想的结果:另外进行了有限长圆管内旋转点声源辐射声场的数值计算,由此对不同长度圆管的结果进行对比,分析了管道长度对声场分布以及指向性的影响规律.     

阻抗球体表面的空气耦合声波的波束形成

1引言 在利用传声器阵列进行语音声源定位的研究中存在着阵列较大不利于实际应用的问题.这是因为波束宽度与阵列尺寸成反比:波束宽度越窄,阵列指向性越好.因而研究如何在小阵列尺寸的情况下获得较窄波束,具有较大应用价值.实际应用中,均匀圆形阵列测向范围为[-180°,180°],有较广的应用.将传声器阵列围绕球体均匀放置后可得到具有更好性能的波束[1].本文对球体周围的声场作了进一步的具体研究,在此基础上分析了不同的球体情况对声场和波束形成的影响,并进行了比较.     

多频同振超声波清洗器

一、超声波频率与超声波清 洗器 超声波清洗的机理主要是在清洗液中引入强的超声声场,因而在清洗液中产生空化、声流、声波的辐射压力和声学的毛细效应等现象。清洗主要依赖未炸裂的空化泡的强裂振动,以及空化泡炸裂时产生的微冲击波。它克服了被清洗物表面与污垢之间的附着力,起到了剥离和粉碎污垢的作用。声波的辐射压力与毛细效应可促使清洗液加速渗入被清洗物表面的微小隙孔。声流则可促使污垢加速从表面脱离。超声振动的引入还加强和促进了清洗液的乳化和增溶。因此超声波的清洗工艺适用于几何形状复杂的工件,但是要想达到预期的理想效…     

二维圆柱对旋转单极子点源的声散射

采用理论分析和数值计算方法研究二维刚性圆柱对旋转单极子点源入射声波的散射效应。齐次Helmholtz方程基本解在极坐标系内用自由空间格林函数的级数展开式表示。对任意形状的刚性散射边界,通过求解线性声学波动方程建立声场边界积分表达式。数值解可在频域下采用边界元方法获取。进一步利用贝塞尔函数的加法定理,分别推导点源与圆柱同轴、异轴旋转状态下的声场理论解析表达式。边界元方法的数值解与理论解析解吻合一致。点源向外辐射声波的频率由点源谐振频率、旋转频率和谐波阶次共同决定。点源与圆柱同轴旋转时,谐波阶次为0的声波以同心圆状向外辐射,不为0的声波则以螺旋状向外辐射,螺旋瓣的数量由谐波阶次的绝对值相同。点源与圆柱异轴旋转时,圆柱的声散射呈现显著的偶极子特征,且声场的指向性复杂。     

驻波声流马达

目前的超声马达研究与应用主要关注于接触驱动型,而对非接触型、非线性驱动的研究较少。在声场强度足够大时,声场的非线性效应足以在低频情形下驱动马达转子。利用驻波管中的强声场引起空气质点非周期运动形成声流,获得时均不为零的驱动力,驱动非接触型轻质马达叶轮运转。在理论分析的基础上,经过管端修正,最后通过实验发现,马达相对转速曲线与驻波声场理想声压曲线吻合。在实验中还观察到马达叶轮能够达到较快的转速,并且转速可以通过声场频率和马达所处位置来调节。     

阻力矩阵法计算斜波入射下平板的声辐射

利用声辐射阻力矩阵和振动面上的速度矢量预报了结构声辐射的总功率.振动面等效为有限个活塞振动单元.通过计算,得到了嵌在无限大障板中简支板模型在斜波入射作用下的声辐射功率和辐射效率.利用阻力矩阵法,不仅避免了声场的计算,而且能达到经典法所能达到的精度.这样,在辐射计算经典方法所需的辐射声场难以测量的情况下,阻力矩阵法尤为有用.