基于压电复合材料的二维面阵超声换能器性能研究

采用锆钛酸铅陶瓷基环氧树脂1—3复合压电材料,制作了一种64(8×8)阵元二维面阵超声换能器,并对其进行性能研究.实验测试表明:二维面阵超声换能器一致性良好,回波带宽为40.8％,中心频率为5.0 MHz,与理论设计的3.5 MHz中心频率保持基本一致.对二维面阵超声换能器的声场进行仿真模拟和表征,验证了该超声换能器产...     

等离子喷涂涂层物理性能的超声检测

基于超声回波技术研究了等离子喷涂涂层的声学特性,采用浮力法获得了涂层的孔隙率.通过频率谱分析法对超声波在涂层中传播的理论进行了推导,建立了能够表征涂层特性的传递函数H(f),由传递函数获取了超声波在涂层中传播的速度、涂层界面的反射系数、密度、衰减系数等声学参量.经分析表明,涂层的声学参量能够反映涂层的质量.分别建立了涂层孔隙率与涂层界面的反射系数、声速、衰减系数的关系,结果表明,随着孔隙率的增加,衰减系数和反射系数增大,相反声速减小.     

基于功率倒谱的超声测距时延估计方法研究

基于互相关函数的时延估计方法是脉冲法超声测距中最常用的算法,但窄带超声回波信号的慢衰减高频振荡特性导致它们的相关函数在峰值位置近似作等幅振荡,从而为精确搜索相关函数的峰值带来困难.首先建立了超声测距时延估计模型,然后提出了一种适用于超声测距的基于功率倒谱的时延估计新方法.仿真与实验研究表明,该方法在高信噪比下可以精确得到时延估计值,同时避免了超声回波信号的慢衰减高频振荡特胜对时延估计带来的影响.最后对该方法的优点与不足作了说明.     

采用引导滤波的超声纹理补偿图像优化

针对医学超声图像中声衰减补偿引起的组织结构模糊、清晰度降低问题,提出一种基于引导滤波的自适应优化超声图像方法.首先分析声衰减对医学超声成像能量的影响;其次比较超声信号能量补偿常用方法,选用图像纹理信息进行衰减补偿;再结合引导滤波保边平滑特性,根据超声图像组织结构与斑点噪声均值与方差特性自适应优化,得到具有更多临床诊断信息的高品质超声图像.实验结果表明,该方法改善了图像清晰度,在增强图像组织结构的同时弱化斑点噪声,其有效性在仿真体模、正常与病变组织的超声图中得到了验证.     

基于ANSYS的圆柱体超声检测仿真技术研究

金属材料在各个领域的应用日趋广泛,但是其内部缺陷常会导致产品不能正常使用,甚至引起重大的安全隐患,因此对构件内部缺陷检测并识别日趋重要.本文同时采用有限元和实验两种手段对均匀介质中的缺陷检测进行研究.首先,以中心圆孔为内部缺陷的铝圆柱体作为研究对象,采用探头垂直入射的水浸式超声检测方法进行研究,通过实验获得缺陷回波信号.其次,为对比实验检测结果,引入有限元分析软件ANSYS,对声波传播进行仿真计算并获得缺陷回波信号.对所获得的缺陷回波信号进行频域处理,对比实验及有限元两种方法所获得的频谱图.结果表明,有限元仿真结果与实验结果基本一致,可从缺陷回波信号的频谱图看出缺陷的形状以及大小不一样.     

电磁超声检测钢板厚度实验的参数优化

为提高电磁超声检测信号的信噪比,研究激励信号频率、脉宽及换能器提离距离对厚度测量结果的影响,搭建了电磁超声实验系统。该系统利用RITEC-SNAP 5000产生高能正弦波激励电磁超声换能器EMAT ( Electromagnetic Acoustic Trans-ducer),通过调节激励信号的频率、脉宽,改变提离距离来观测超声回波幅度的变化。实验结果表明：当激励频率和EMAT固有频率相同时其换能效率最高,采用6个周期的脉冲串时前后波包之间分界明显,为获得较大的回波幅度应尽可能减小提离距离。     

基于ACTRAN的超声聚能器声场辐射仿真研究

设计了一种超声聚能器,旨在解决超声预警避障系统在远程测距中因超声波能量分散和衰减过快导致的回波信号难以识别问题.首先根据声学理论分析了超声聚能器可以通过改善阻抗匹配提高其辐射效率;再利用贝塞尔函数分析了超声聚能器影响声源指向性的重要设计参数,通过改变声源频率,聚能器开口面积等设计参数可以使指向性尖锐,能量更集中;ACTRAN有限元仿真软件模拟声场辐射云图及相应的实验均证明了理论分析的正确性以及优化聚能器设计参数对提高超声探测距离的有效性与可控性.     

超声谐振器在传感器测距中应用分析

设计一种超声谐振器,旨在解决超声传感器远程测距中因超声波能量分散和衰减过快导致的回波信号难以识别问题。首先,根据声学理论分析了超声谐振器可以通过改善阻抗匹配提高其辐射效率;再利用Bessel函数分析了超声谐振器影响声源指向性的重要设计参数,通过改变声源频率、谐振器开口面积等设计参数可以使指向性尖锐,能量更集中。Matlab仿真计算与相应的实验均证明了理论分析的正确性和优化谐振器设计参数对提高超声探测距离的有效性与可控性。     

基于PZT的500 MHz超声传感器设计和MEMS制作

利用KLM等效电路模型设计了一种中心频率为478 MHz的超声传感器.采用溶胶-凝胶法在硅衬底上制备了厚度为4μm的锆钛酸铅(PZT)厚膜压电材料,对压电材料的晶体结构、表面剖面形貌、压电性进行了测试,材料均匀致密,具有较好的压电性.研究了超声传感器的制作工艺,制作出实际工作频率为459 MHz的高频超声传感器,搭建测试平台测试其电阻抗,实验值与理论值相匹配,电阻抗误差为1.8％,中心频率误差为3.9％.     

指数衰减阈值对IF神经元点火统计特性的影响

研究了指数衰减阈值对高斯白噪声刺激下的IF(integrate-and-fire)神经元的影响,特别是对峰电位间隔的均值和标准差的影响.结果显示当阈值衰减缓慢时,不论神经元的点火频率何时与阈值的衰减频率相匹配,峰电位间隔的变化系数都能达到最小值.通过改变噪声强度或者输入电流,观察点火频率受到的影响.分析了在神经元点火后重新设置膜电位所引起的误差.把该IF网络用于图像边缘检测中,取得了较好的效果.     

碳纤维复合材料孔隙率便携式超声无损检测系统研制

针对航空工业碳纤维复合材料板材的孔隙率检测,研制了便携式超声无损检测系统.介绍了检测理论模型,构建了系统硬件体系结构.实验表明该系统可以C扫描图像和直方图方式进行检测结果输出并给出检测报告,结果准确率达到99.3%,能够快捷、方便地完成碳纤维复合材料板材孔隙率的检测,非常适合现场使用.     

提升框架技术在碳纤维复合材料孔隙率检测中的应用研究

对提升框架的基本理论和基于提升框架的去噪方法进行了研究,分析了五种不同提升框架类型(5/3,2/6,2/10,5/11-C和13/7-T)对碳纤维复合材料的超声信号的去噪效果.结果表明对同一个信号,不同框架类型的去噪效果不同,其中框架13/7-T的平均去噪效果最好,具有最大的信噪比和最小的均方根误差,而同一种框架类型对不同信号的去噪效果则比较一致.比较了去噪前后超声信号的衰减系数与孔隙率之间的关系,结果表明经过提升框架去噪后超声信号的衰减系数与孔隙率之间更加符合抛物线关系,提高了碳纤维复合材料孔隙率检测的准确性.     

尾矿浆浓度与超声波衰减系数的关系研究

针对目前基于超声波法的尾矿浆浓度测量方法没有直接表达浓度与散射衰减系数、黏滞衰减系数的相关关系的问题,采用数值计算方法,研究了超声波在尾矿浆中的衰减特性,得到了声波衰减系数与浓度的相关关系,并通过实验数据的分析论证了数值计算的准确性。研究结果表明:浓度在10%以内时,浓度越大,声速越小;浓度在5%以内时,超声波的衰减系数与浓度近似成正比关系;当超声波频率、粒径一定,浓度在10%以内时,浓度越大,超声波的衰减系数越大。研究结果为超声波在尾矿浆浓度在线监测中的实际应用提供了依据。     

超声流量计探头扰流影响的流声耦合研究

超声流量计测量过程中探头对流场的干扰是流量计系统偏差的重要组成部分,为探究超声流量计探头大小和结构设计所引起的扰流效应,计算实验室实流校准的修正系数,对超声探头扰流影响进行了流声耦合仿真,定量分析了声道速度分布、探头声压信号及其与实测速度之间的关系,得到了小口径流量计探头扰流的系统偏差;并利用分段加权平均的方式,进一步推导了更长声道长度情况下的探头扰流系统偏差.     

基于机器人听觉的自主声源搜索策略

提出了融合机器人听觉和超声避障的自主声源搜索策略．搜索策略按优先级分成3个模块：声源确认、超声避障、声源定位搜索, 通过优先级的判断确定当前执行模块．声源定位基于改进的时延估计定位方法实现,机器人在搜索并接近声源过程中利用超声避障． 在室内环境下测试系统,实验结果证明在混响环境下机器人可以定位声源并且可以绕过障碍物接近并确认声源,该方法具有实时实现的有效性和应用性．     

超声换能器的频率选择

介绍了超声波在矿浆中的衰减原理,并从理论上叙述了超声波的波长与矿浆粒径的关系,指出从已知矿浆的粒度分布状态可以选择超声波的频率,在选矿自动化中能应用超声波的衰减原理来测量矿浆的粒度和浓度。由此设计的超声换能器,其输出信号的幅度达8－10V。     

超声法测量气固两相流传感器选取研究

超声法因其穿透性好、精度高等优点成为气固两相流参数检测的一个新趋势.由于超声波在空气中衰减较大,因此,选择合适的超声波传感器对于气固两相流参数检测至关重要.通过运用有限元软件COMSOL构建超声法测量气固两相流的仿真模型,研究接收装置接收信号的大小与气固两相流固相颗粒的粒径和发射频率的关系,为实际测量选取超声波传感器提供了理论依据和指导建议.     

分裂基算法在管道腐蚀超声内检测中的应用

管道腐蚀内检测中超声回波信号具有周期性特点,功率谱估计是重要的数据处理方法之一。基于分裂基的FFT算法具有较小的乘法次数和加法次数,且算法结构较好。采用频率抽取分裂基2／4 FFT算法对管道腐蚀超声内检测回波信号进行了处理．得到管道壁厚数据,经分裂基FFT算法和基2 FFT算法比较,分裂基FFT算法明显减少了数据处理时间,提高了检测速度。理论分析和实验结果表明,该分裂基算法精度高,数据处理速度快,满足管道腐蚀内检测的实时性要求。     

基于有源定标器的HY-2B卫星雷达高度计时钟频率偏差在轨测试

雷达高度计的主要功能是测量全球平均海平面高度(SSH:Sea Surface Height),它通过准确测量收发脉冲之间的时间间隔来实现精准的星地距离测量,时间测量的准确度取决于高度计时钟的准确性.卫星在轨运行期间,雷达高度计时钟频率会产生缓慢漂移,时钟频率漂移会影响星地距离的测量准确度,造成对海面高程的测量偏差.在基...     

The effect of surface roughness and contaminant on the dynamic friction of porcelain tile

Surface roughness affects friction, but it is not clear what surface roughness characteristics are better correlated with friction. The average of the maximum height above the mean line in each cut-off length (Rpm) and the arithmetical average of surface slope (deltaa) had the highest correlation with dynamic friction coefficient in a previous study. The previous study was expanded to two different footwear materials and four different contaminants on a porcelain tile in the current investigation. The results showed that dynamic friction decreased as the interface speed and glycerol content in the contaminant were increased due to the hydrodynamic lubrication effect. Deltaa had the highest correlation with friction for most of the test conditions with neolite. For Four S rubber, friction coefficient appeared to have the highest correlation with the parameters related to the surface void volume at 30% glycerol content, related to the surface slope at 70 and 85% glycerol contents, and related to the peak to valley distance at 99% glycerol content. A good indicator of surface slip resistance probably should consist of the surface parameters representing the surface slope, the surface void volume and the surface peak-to-valley distance with the coefficients determined by the system parameters.