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。     

超声肿瘤治疗头非线性声场测量方法研究

针对超声肿瘤治疗头声场中易出现的非线性现象,开展基于近场测量法的超声肿瘤治疗头非线性声场测量研究。搭建测量系统,使用单个探针水听器对非线性声场中被测位置前后两个相距很近的平行面进行声压扫描测量,得到两个平面上的声压数据后,通过对两组声压数据的互谱运算,得到被测位置上的声强和声功率。对3个位置进行声场测量,测量数据显示,3个位置上声功率的一致性误差小于5%;同一位置上声功率的重复性误差小于2%。与辐射力天平法进行比对实验,3个位置上声功率的相对误差皆小于5%。结果表明,近场互谱法适用于非线性声场的测量,且能够获得声压、声强和声功率3个声学参数,可以全面地评价超声肿瘤治疗头的性能。     

声强传感器特性对扫描声强法确定声源声功率的影响

文中以典型的矩形测量面方波扫描路径为例 ,分析了扫描声强法测量声源声功率时双传声器互谱声强传感器的有限差分近似误差、近场效应误差、相位不匹配误差与声源频率、测量面离声源的距离以及声强传感器两传声器间的间隔之间的关系。结果表明根据声源频率合理地选取参数可以减小声强传感器所带来的误差 ,从而为保证扫描声强法测量声源声功率测量准确度提供了依据。     

双传声器互功率谱密度法声功率测量

本文介绍了用双传声器声强传感器的声强计测量原理和声强传感器特性；特别 介绍了互功率谱密度法测量原理。同时应用日本小野测器公司的声强测量系统（ＣＦ－ ５００）和（ＣＦ－５０２）作了声强和声功率的测量。消声室和现场的比较试验结果，证明 了双传声器工功率谱密度法声强测量能有效地在现场确定声源的声功率。     

聚焦超声的辐射力计算与高强度聚焦超声功率测量实验

本文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的通用公式，讨论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，其结果与量热法测量的声功率接近，偏差不大于３％。     

用相位共轭法进行平板辐射声场的识别

基于相位共轭方法采用数值方法对平板辐射声场进行识别和重构,采用不同的阵列形式重构了平板的法向速度,辐射声功率以及声强。数值计算结果表明：在近场基于声压梯度测量使用偶极子源的平面相位共轭阵列形式对声场重构的效果最好,并能准确识别平板的法向速度,辐射声功率以及声强。相位共轭方法具有测点少,可自然使用局部重建方法,不存在解不稳定问题等优点,具有很好的应用前景。     

基于近场声全息的聚焦换能器声场测量方法研究

高强度聚焦超声(HIFU)被广泛应用于医疗领域,但聚焦换能器焦点处的声强比较大,直接测量容易造成水听器损坏.为了间接获得焦点处声压,将全息测量面近似等效为声源面,结合空间傅里叶变换算法,提出了一种高测量效率的聚焦换能器声场测量方法.以球面自聚焦换能器为对象,进行声场测量方法的仿真研究和实验验证.结果表明,该方法比积分法...     

治疗超声系统中换能器声学性能的声全息法评估

换能器的聚焦特性等声学性能是治疗超声系统的重要参数之一,在出厂前和日常维护中须精确测量。目前常用的水听器测量法结果准确,但受声压幅度及测量效率的限制,高功率量程的声功率计造价较高;而基于声全息的表面振动模式测量法可作为高声压下水听器和声功率计测量法的补充,测量小声压平面并对高幅度声压焦域进行重建。为评估声全息法的准确性,文章研究了在小声压下使用基于声全息的表面振动模式测量法对声场进行测量和重建,分析该方法与水听器测量结果之间的功率和声压误差,以及影响误差的重要参数。结果表明,基于声全息的表面振动模式测量法可重建得到与水听器直接测量相近的结果,有望对高声压下工作的换能器的声场特性进行评估。     

基于激光测振法的高强度超声声场测量

基于激光测振法对高强度聚焦超声换能器的辐射声场进行测量,与标准水听器测得的结果对比焦点处基波信号、二次谐波、三次谐波测得值基本一致,基波声压误差在10%以内,焦平面的声压分布基本一致。同时,基于多层介质阻抗传递法解决激光测振法中薄膜对声场测量的影响,计算不同频率下薄膜的声压透射系数。设计实验验证不同频率(1、5、10 MHz)下,激光测振法与标准水听器测量法得到的结果,结果表明通过声压透射系数对激光测振法测量结果进行修正可有效减小测量误差。     

基于声强技术的涡旋压缩机噪声源测试与分析

本文利用声强法测量本公司某型号涡旋压缩机的声功率,计算各1/3倍频程频段声功率的贡献量,确定影响总声功率的主要频段;运用声强近场测量方法,得到各主要频段在压缩机包络面面上的等声强云图,然后识别这些频段的噪声源位置或部件,为改善压缩机噪声水平提供参考。     

聚焦超声声场中的散射体成像方法

在实验室条件下,研究了聚焦超声声场中的散射体成像问题。将一个纽扣作为散射体置于一聚焦换能器所产生的声场中,以频率为1.17MHz的脉冲信号经功率放大后激励聚焦换能器,声波作用于纽扣后发生散射,借助于三维自动扫描系统和PVDF膜片水听器,测量得到了散射声场中前三次谐波的声场分布,膜片水听器敏感元件有效尺寸为1mm。利用角谱法反演了散射体所在处的声场,通过与散射体实际的形状特征进行比较,发现反演的结果与散射体特征吻合良好,由此得出结论,在信噪比足够大的情况下,利用聚焦声场所产生出的高次谐波,可以得到分辨率较高的成像效果。     

基于水听器法的医用超声声场热指数和机械指数测量

介绍了医用超声设备热指数（TI）和机械指数（MI）两种声输出指数,提出一种基于水听器法测量医用超声声场参数的测量装置,可通过扫描声场实现对超声诊断设备的声输出指数的测量。以一种B型超声诊断仪为例,进行初步的测量并给出了实验数据。     

基于扫描数据可视化的超声换能器参数测量

超声探头是超声无损检测中的关键部件,其参数直接影响到对超声检测系统性能的评价与校准。在自主建立的水浸超声声场自动扫查系统基础上,以标准ASTM E1065-99为依据,利用水听器法对聚焦超声换能器声场进行扫描,并将数据可视化。在数据可视化的基础上,对声场中若干重要参数进行了测量。实验结果表明,测量结果与理论计算结果吻合程度良好,所实现的声场自动扫查系统能够真实反应出换能器空间的声场分布,能够为超声换能器应用特性的准确评价提供可信的数据。     

复数声强测量系统的开发研究

声强测量技术广泛应用于声源辐射声功率的测定,声场分析和声源识别等领域.由于声强法在声源声功率的测定上不受测量环境的限制,可在辐射现场进行测量,因而得到了普遍应用.但当两个相关声源相距很近时,声强法的识别则受到了限制.为解决这一问题,人们把声强的概念推广到了复数领域,引入了复数声强(complex acoustic intensity)的概念.复数声强是在声强(亦称有功声强Active intensity)的基础上增加了无功声强Reactive intensity)成分,因而可得到更多的声场信息,能更有效地进行声场分析和声源识别.复数声强除用于声场分析外,还可用以计算产压和质点速度间的相位     

脉冲回波法与水听器法测量超声探头声场参数比较研究

针对美国ASTM E1065中提及的脉冲回波法与水听器法,通过在<10MHz频率范围内的实验,比较了这两种方法在评价平面超声探头与聚焦超声探头声场参数的一致性。实验表明,针对超声探头辐射声场参数的测量,在合理选择小球参数的基础上采用脉冲回波法与水听器法具有较好的测量一致性,而水听器法则提供了一种具有量值可溯源的超声探头评价与校准方法。     

聚焦换能器焦域声场扫描路径规划及测量

聚焦换能器的焦域声压扫描是其声学特性计量的重要步骤,而传统的扫描路径测量效率较低,提出基于聚焦声场分布特征的扫描路径规划方法。首先给出了实验方案和原理,分析了聚焦换能器声场的焦域声场特性,然后对聚焦换能器进行有限元仿真分析,获得焦域声场的声压分布,根据声场同心圆分布特性,以焦点处为0 dB声压级,获得不同声压级对应区域作为水听器扫描特征区域。最后,搭建了实验系统,实验结果表明,-6 dB的焦域长度和宽度等参数均与理论值、传统机械测量机构的测量值一致,保证了测量精度并且有效提高了测量效率。     

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%。     

声强测量的误差分析

采用双通道快速付立叶变换的双传声器互谱方法测量声强是一种新的噪声测量方法,它的显著特点是不仅适用于远场也适用于近场噪声测量,对于环境条件的要求较低,可广泛地用于机械的声功率测量、声源识别、故障诊断等用途,成为噪声限制的强有力手段.     

基于扫描声强法的声功率测量软件研究

从面向对象技术实现对扫描声强法测声功率的软件编制出发,阐述了在扫描法测声功率应注意的的一些实际问题,建立了编程实现扫描声强法测声功率的软件框架,并对所编制的声强软件进行了实验验证.实验表明本文所提出软件和实验方法能够满足工程实际测量中的精度要求,具有较高的工程使用价值.     

一种基于光学技术的超声场测量方法研究

传统的水听器扫描法测量声场是一项冗繁、耗时的工程,光学三维条纹成像技术能在短时间内定量的测量声场.本文介绍了一种基于三维条纹成像技术的超声场检测方法,由CCD获得的声光衍射的断面强度图计算出光波经过声场后的相位分布图,对多幅不同角度相位分布图进行三维重建,由折射率和声压的关系可得出三维声压分布.通过实验结果和水听器得到的数据比较,两种结果有较好的一致性.