功率超声珩磨磨削区单空化泡动力学及其辐射声场

功率超声珩磨加工过程中会在磨削区产生大量的空化泡,空化泡在磨削区的振动以及空化泡溃灭时释放出的冲击压力是诱发功率超声珩磨切削颤振的重要因素之一.以磨削区单个空化泡为研究对象,运用Rayleigh方程的推导方法,结合空化泡动力学及超声珩磨的基本理论,建立了磨削区单个空化泡的动力学模型和辐射声压模型,并对其进行了数值模拟.结果表明:磨削区空化泡在极短的时间内历经了生长、溃灭的过程;对于磨削区较小的空化泡,其初始半径越大,距离空化泡的距离越近,单个空化泡辐射的声压值就越大.     

清洗刻蚀源的均匀性分析

为了研制具有高性能的离子源,进而获得高质量的加工工艺,用自制的法拉第筒对清洗刻蚀源均匀性进行了测试,分析了影响离子束均匀性的主要因素,并采用清洗刻蚀离子源进行氩离子束刻蚀.实验结果表明:采用双圈发射型结构比采用单圈结构所得到的离子束密均匀性要好,在一定范围内减小阳极放电电压、减小出口束流、增大距源出口中心距离均可导致出口束密均匀性的提高,离子束刻蚀Cu膜表面粗糙度与离子束密空间分布均匀性紧密相关,目前可达到的最优表面粗糙度值为1.067 8 nm.     

金属材料超声清洗系统的设计

本文简述了超声清洗的原理,针对电力铁塔的线型角钢清洗问题,提出了超声波清洗方案和实际系统的设计,从而大大提高了清洗的质量和效率。     

板式红外辐射器辐照均匀性改善研究

针对板式辐射器加热物体时,被加热物体边缘处辐照均匀性较差的问题,提出两种措施进行改善,并建立相应模型,采用角系数的代数分析法,分析相关参数变化对辐照均匀性的影响.一种措施是以一方向无限长的两平行面为基础,在加热面两端各加一与加热面温度相同、性质相同的加热面,结果表明:侧加热面长度及其与垂直方向夹角大小对辐照均匀性均有影响;另一种措施是将原加热面一分为二,相对倾斜布置,发现辐照均匀面积大小和倾斜角度有关,针对不同的板长存在最佳夹角.以上两种措施都能改善辐照均匀性.     

计量光栅均匀性误差的研究

本文对计量光栅制造工艺中，易引起均匀性误差的主要因素进行了分析讨论，并提出了相应控制措施。     

毫米波均衡器谐振腔中引入不均匀性的仿真研究

文章对组成毫米波均衡器的核心部分，即主传输线、谐振腔的初步设计进行了介绍，并对谐振腔进行了初步分析与仿真。在仿真过程中发现了毫米波均衡器的一些新特点，并对其作了一些初步的探讨。在此基础上，重新设计了谐振腔的结构，即在其中引入了周期性的非均匀性，通过分析与仿真，基本消除了原结构的一些不良影响。     

电磁超声表面波辐射声场的三维有限元分析

为了得到电磁超声表面波换能器在被测试件表面和内部的辐射声场分布,采用ANSYS有限元仿真软件对电磁超声换能器辐射声场进行仿真.建立了电磁超声换能器三维有限元模型并进行了优化,给出了被测试件中感生涡流与换能器激励线圈参数的量化关系.通过电磁结构耦合的方法得到被测试件内部及表面不同方向质点的位移变化,分析了在被测试件内部的辐射声场分布,并给出了被测试件表面辐射声场的指向性规律.根据仿真模型搭建了电磁超声探伤平台,实验结果与指向角仿真结果基本吻合.实验结果表明：对电磁超声表面波辐射声场的有限元仿真,为其设计优化、实际探伤范围的确定、接收线圈放置位置,以及收发装置的安装角度提供了依据.     

基于超声清洗的CMT焊缝质量分析

以6061铝合金为研究材料,使用超声工艺对焊接材料进行5和9 min的清洗,研究超声清洗工艺对板件的冷金属过渡(CMT)搭接焊的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)测试可知,改变清洗溶液的成分和清洗时间可以清洁铝合金表面并破碎铝合金表面氧化膜,提高焊接质量.分别采用超声水洗和超声盐酸清洗工艺,研究不同超声时间下焊缝的质量,并与无清洗铝合金焊缝质量进行对比.结果表明:在保证焊接拉伸质量的前提下,使用超声清洗可以有效优化焊接熔深,使其达到母材的0.25;与超声水洗相比,超声盐酸清洗效果更好;清洗板材焊缝成型系数均值比非盐酸清洗的均值大67.8%.对焊缝的纵向切割分析表明,超声清洗还可以优化焊缝熔深的均匀性,减小气孔的尺寸和数量.     

计量光栅均匀性误差的研究

本文对计量光栅制造工艺中，易引起均匀性误差的主要因素进行了分析讨论，并提出了相应控制措施。     

非均匀平面波声场中质点运动的椭圆度

当均匀平面声波入射在液-固介质分界面上产生非均匀平面波时,场中质点将在其平衡位置附近作椭圆振动。计算表明:对于场中固体界面上的质点,当入射角比纵波临界角小得多时,其椭圆度近似为1,质点基本上作直线振动;当入射角比横波临界角大得多时,纵波场中质点运动的椭圆度接近于0,质点运动轨迹近于圆,而横波场中质点运动的椭圆度最小;当入射角在纵波临界角或横波临界角附近时,质点运动的椭圆度有较大的变化。文中指出固体粘滞系数对场中质点运动椭圆度的影响不大,且仅仅表现在临界角附近。在瑞利角入射下,界面法线方向上的固体质点,其运动的椭圆度呈周期性变化,当深度为瑞利波半波长整数倍时,椭圆度为1;当深度为瑞利波半波长的奇数倍时,椭圆度最小。     

用声场抗性指数和不确定度限制规则确定声强测量的精度

本文对声强测量中声场抗性指数、有关判据以及不确定度限制规则作了详细的阐述。并且,选择了两组五种不同的初始测量条件,采用声强法对Jo41—4型三相异步电动机作了声功率级测定。结果表明:采用声强法进行测量时,只要按照不确定度限制规则及其判据进行,就能得到达到预期精度的测量结果。     

A simple algorithm to calculate the pulsed sound field of a wide-band linear phased array

Ultrasonic testing is an important nondestructivetesting technique. Because of its strong penetrability,simple facility, convenient use and good security, ithas been wildly used in industry and high-technologyfields. But when testing pieces of complex geometrywith a conventional ultrasonic probe, the testing error isgreater and the ability to detect defects decreases be-cause of the diffusion of the sound field. In order to im-prove defect detectability, it is necessary to scan thetesting obje…     

基于扰动声场的水下入侵目标检测方法

提出了一种利用水下入侵目标所引起的扰动声场来检测水下入侵目标的方法.针对浅海发起恐怖活动的主体一般为水下蛙人、机器人等小目标,建立了基于有限长弹性圆柱体的目标散射声场模型,并结合基于射线理论的浅海虚源声场模型,建立了入侵目标引起的扰动声场模型.利用滑动平均周期图法估计信号的功率谱,提出了基于频域加窗功率谱极大值数的目标检测算法.湖上试验结果表明,在当时的水声环境中,提出的方法能以75%左右(若改变检测门限,检测概率可达85%左右)的检测概率探测到水下入侵目标.     

声振耦合声场分析与声辐射结构优化

为实现内声场和外声场同时存在的强耦合声辐射预报和噪声优化,建立有限元/边界元强耦合方程,并给出两种声功率灵敏度的求解方法。首先给出结构和内声场的声振耦合有限元方程,并考虑外声场声介质对结构的反作用,根据交界面力和法向速度的连续性建立有限元/边界元强耦合方程;然后针对声功率拓扑优化中单元灵敏度分析时难以解耦的问题,将声功率转化为以结构位移为变量的表达形式,并修改伴随方程,实现将该方法扩展至强耦合优化问题中;同时针对伴随变量法(adjoint variable method,AVM)推导过程复杂的问题,提出声功率灵敏度的直接求导法;最后采用线性化刚度方法将结构单元相对密度作为连续设计变量,对不同的结构材料和声介质组合优化问题展开研究。对比计算表明:该耦合模型计算的响应值与采用无反射边界的有限元法计算结果基本吻合;直接求导法和伴随变量法均可使迭代达到收敛,但直接求导法推导过程更简洁高效;数值优化算例证明优化算法的适用性较好,在声功率优化设计中的有效性。     

袋式除尘器声波辅助反吹清灰的试验研究

试验研究先后在一片滤布过滤装置和一条一米长滤袋的袋式除尘器中分段进行，声源分别采用电磁扬声器和气动喇叭，通过改变声波的频率，声压，气压比和滤袋材质，观察了单独反吹清灰和声波辅助反吹清灰的试验结果，试验表明，声波能有效地降低滤袋的残余阻力和残留粉尘量。     

一种超声清洗电源频率跟踪技术

针对超声清洗过程中超卢换能器谐振频率发牛漂移的问题,设计了一种由D触发器、单片机、数字电位器和压控振荡器组成的频率跟踪系统。该系统利用单片机检测超声清洗电源负载的电压、电流的相位差,并通过数字电位器来改变压控振荡器的输山频率。与其它频率跟踪方法梢比,该系统降低了程序编写的复杂性,电路简单且易于实现。     

超声光栅理论与实验研究

描述了超声波在液体里传播形成超声光栅的原理,指出一维运动的超声波进入液体经反射板反射形成驻波,使液体的密度、折射率和相位等物理性质产生周期性变化,而形成超声相位光栅;进而由折射率周期性变化规律分析了超声光栅衍射法的形成原理,并给出了WSG-I型超声光栅声速仪利用超声光栅衍射法测量水和乙醇声速的方法与实验结果;通过测量因浓度不同引起超声光栅常数的变化,拟合出浓度与光栅常数变化的函数,实现对浓度的测定。     

振速水听器的声场特性分析

在推导同振球型振速水听器测量原理的基础上,给出了其声压的数学表达式.对水听器的振速测量和其表面上的声压分布特性进行了理论计算和分析,结果表明,球体的密度比M/m不仅对振速水听器的上限工作频率有影响,而且对其灵敏度也有影响,随着密度比M/m增大,振速水听器的上限工作频率和灵敏度均变小.另外,也计算了振速水听器对均匀布放在其周围的声压水听器测量结果的影响,计算结果表明M/m值对在声波入射方向上的声压水听器的测量影响较大,当ka≥0.5时声压水听器的测量值与声波的入射方向有较大关系.     

干式超声清洗头空腔结构声模态特性数值模拟

为研究干式超声波清洗头空腔结构的流场和声场特性,根据干式超声清洗头的超声波发声机理设计了通过流体间流体力学相互作用发声的3 mm腔体(小腔体)结构和通过流体与声学模态共振相互作用发声的10 mm腔体(大腔体)结构,采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对所设计的方腔展开数值研究。结果表明：两结构有着相似的流场特性,相同压力条件下小腔体的流激振荡更激烈;腔体内最大流速随压力的增大而增大,最大流速的增长率随压力增大而减小,不同的腔体在相同压力条件下最大速度、最大速度的增长率相近;两种结构均能产生超声波,其超声波发声机理与腔体尺寸相关,发声机理与预测值相符。研究表明,针对干式超声波清洗头的流道结构设计并不局限于流体间流体力学相互作用发声的小腔体,大腔体同样可以产生强烈高频超声波,这为干式超声波清洗头的结构设计提供参考。