基于空间冲激响应的圆形换能器辐射声场研究

基于空间冲激响应的稳态声压场理论,从选取距离函数出发,建立了单阵元圆形平面换能器声场中任一场点处的基于傅里叶变换的冲激响应声场模型,该模型适用于声场中的任意位置。并运用Matlab仿真了换能器的轴向与径向声压分布,且在圆形换能器冲激响应的声压分布实验系统上进行验证,实验结果与仿真得到的声压场具有很好的一致性。实验验证表明,仿真结果可准确反映圆形换能器的空间辐射声场分布。该方法计算快捷,对于优化圆形换能器设计参数及提高超声成像检测分辨率有重要参考意义。     

非线性参量阵系统设计与声响应优化计算

基于参量阵原理,建立参量阵系统的构架模型,研究空气中非线性混频声响应的特征和声场分布状态,改进Berktay计算模型只能得到正轴声场解的局限,将偏轴方位的声响应反应到声场计算,更接近表现声场的分布.并基于声响应特征利用应根据声波的不同情况采用不同声信号处理方式来设计参量阵系统,从而优化声响应效率和减小失真.整个系统用simulink进行系统仿真和计算,将得到的仿真计算结果和实验结果进行分析、比较,所设计的参量阵系统具有较好的工作效率,声响应模型能较好地表现二阶再现声波的声场分布状况.     

COMSOL在地铁车厢声场特性仿真上的应用

为研究地铁密闭车厢内的声场分布情况，在COMSOL Multiphysics中建立车厢结构声场耦合模型，划分网格、设置材料参数和边界条件，通过压力声学模块仿真车厢内不同声源布放方案下的声场分布，并利用MATLAB筛选车厢内不同位置乘客人耳处的声压级图。仿真分析结果表明，在预算范围内11、13、14声源的结果基本都符合车厢内广播声场均匀度的设计需求，其中14声源的布放效果最佳，车厢各位置声强级差距不大，分布较为均匀。     

本刊"病例讨论"栏目征稿

主要研究了高强度聚焦声场及其检测装置.首先从理论角度分析了高强度聚焦超声(HIFU)换能器的声场特性,然后在Matlab软件中,对小振幅条件下的聚焦声场作了计算机仿真.最后理论结合实践,设计并实现了一套具有实用价值的、基于计算机采集与控制的聚焦声场三维自动检测系统,并介绍了相关软、硬件的实现过程.     

基于薄板理论的密排结构CMUT发射声场研究

由微机电系统(MEMS)工艺制作的电容式微机械超声换能器(CMUT),其具有宽频带,易与电子电路集成制作等优势,在医学成像领域具有广阔的应用前景。为了研究一种密排结构CMUT超声换能器的发射声场特征,该文提出了一种简单的物理域相互作用分析方法。基于薄板的振动理论,由CMUT单元的声学辐射原理及特性计算得到CMUT阵元辐射声场的解析解。通过振膜振动分布实验验证了采用薄板振动理论一阶振型方程的正确性。通过仿真和实验研究了CMUT发射单元在不同排布方式和条件下的声场分布、声轴声压和指向性,为CMUT的设计和性能分析提供了理论依据。     

音频强声系统的设计与实现

研究目的是设计和实现一套音频强声系统,用于输出高强度噪声和语音,用于强声拒止和远距离语音传输。首先,基于声学理论知识和阵列波束形成基本原理,运用有限元和边界元方法进行声学仿真,设计扬声器基阵阵型;其次,基于声学仿真结果对音频强声系统加以实现,在全消声室环境测试系统辐射指向性,对比声学仿真和测试结果并得出结论;最后,使用音频强声系统进行躁怒度主观评价实验,研究人群对音频强声系统辐射声场的躁怒度评价及影响评价的因素。     

有限长线声源曲面声场分析

以椭圆面的声场为例,分析线声源曲面声场特性.通过理论建模,并进行仿真计算,得出椭圆面声场特性,亦即频率、椭圆面声场位置、椭圆性质、线声源长度等参数对声场性质影响.通过调节椭圆面位置和形状,可以在一定长度和频率下的声源下获得最佳声场.对影院、剧场设计具有一定的参考意义.     

超声波测距声场仿真研究

通过对声场理论模型的研究,利用Matlab软件对声场进行仿真并且给出了可视化的结果,从而使声场的分析大大简化。另外通过控制变量法分别讨论了发射频率以及超声波换能器的尺寸等对声场分布的影响,有利于加深对抽象声场的理解,从而对超声波测距系统进行优化。     

基于射线模型的浅海水声传播仿真研究

浅海是我国船只活动的主要区域,在计划海上实验、设计最优声纳系统和预测海上声纳性能时,水声模型被广泛地应用于预报声学环境。用射线模型为浅海声场建模,由于射线理论有足够的准确性,可以用来获得声波在空间传播的重要信息,在一定的条件下,射线声学的数学运算也比较简捷。在此结合仿真结果,证明了由射线理论给出的声线图可以给声场以直观、形象的理解,其建立的水声信道模型在工程应用上具有重要意义。     

声场全息重构方法与实验研究

声场全息重构是通过近场声全息重构声源的声辐射特性的一种声场反演方法,是近年来的研究热点问题.基于近场声全息声场重构模型,研究声场全息重构方法;再运用LabVIEW虚拟仪器软件平台,开展了传声器阵列各通道标定校准、数据采集、全息面复声压的获取和声场可视化等声场全息重构实验研究.实验结果表明,声场全息重构实验具有较高的定位精度,同时也验证了声场全息重构方法的有效性和实用性.     

带温度补偿的新型光纤布拉格光栅水听器

本文研究了一种新的带有温度补偿功能的光纤布拉格光栅水听器封装.这种水听器的传感机制在于将水下声压信号转换为圆形薄板的轴向弹性振动,通过弹光效应实现光纤光栅中心波长的瞬时改变,从而对经过光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)的反射光信号实现幅度调制.对2.5～12 kHz水声频率范围进行了实验测...     

一种用于图书档案库的小波加权式声表面波温度传感器的关键问题研究

本文提出把声表面波温度传感器用于图书档案库的温度控制系统中.当图书档案库中温度变化时,该温度传感器的输出频率与温度成线性关系,从而达到测量温度的目的.同时还提出将输入换能器变迹加权函数、换能器的指条数对声表面波功率的影响作为两个关键问题进行了研究,并且解决了这两个关键问题.在声表面波温度传感器的研究中,用小波函数对输入换能器进行变迹加权,导致于抑制了该温度传感器频率特性曲线的旁瓣.换能器的指条数越多,产生的体声波越弱(即换能器的指条数越多,产生的声表面波越强).只要换能器的指条数大于40条时,产生的体声波可以忽略,而产生的声表面波是很强的.并且对该温度传感器的设计、制作及实验进行了详细研究.     

三维温度场声学测量重建及计算机仿真

相比单点温度测量而言,温度场的测量更加重要。温度场声学测量是目前最有发展前景的一种温度场测量方法,国内尚无人开展三维温度场声学测量的研究,为此,采用计算机模拟仿真的方法进行了三维温度场声学测量重建。以最小二乘方法为基础构建了三维温度场声学测量重建算法,以安装了32只声发射/接收传感器、并被均匀地分割成64个空间网格的正立方体型区域为测量空间,在考虑和不考虑＂声线弯曲效应＂的情况下,对球对称型模型温度场进行了仿真重建。仿真结果不仅与理论预测符合得较好,而且在考虑了＂声线弯曲效应＂后,温度场的反演精度有了很大提高,说明＂声线弯曲效应＂是影响温度场重建质量的重要因素之一。     

基于传声器阵列的空间定位系统的研究

运用LabView和Matlab软件实现了基于传声器阵列的声源定位实验,该实验以基于声音到达时间差的定位技术为理论基础。在此基础上,声源的位置在沿着x和y方向上移动,这时四元阵和五元阵的阵列模型都能准确地定位出声源的空间位置,但五元阵的稳定性更强。声源定位技术为实现声源的可视化奠定了基础,同时在军事等领域也有非常重要的应用价值。     

PCB的温度与变形的三维有限元分析

为了研究温度、应力对PCB的可靠性的影响,根据实验条件,对某一航天PCB进行有限元模拟分析。得到了PCB的温度、变形、热应力与应变的分布情况,与实验结果很接近。表明有限元在PCB的可靠性的研究中是一种可靠的方法和计算过程中边界条件的正确性。     

声表面波器件温度敏感性研究

与内外应力一样,温度亦是影响声表面波器件工作性能的主要参数之一。文章分析了上前声表面波器件温度补偿的状况。利用波扰动方程分析研究了声表面波器件频率－温度敏感性与石英晶体各向异性参数之间的关系。从中得出石英晶体的高温度敏感和低温度第三物切型。实验验证取得了较好的效果。     

温度效应对声表面波传播的影响

通过引入材料的高阶热膨胀系数和高阶热弹性系数,对半无限大石英晶体内声表面波的传播方程进行了求解,得到了不同温度下的声表面波波速.计算结果表明,温度变化对AT切和ST切石英晶体的声表面波波速有显著影响.最后分析了ST切石英晶体的声表面波的温频特性,结果表明,由温度变化引起的频率漂移很明显.     

掺铒光纤放大器温度特性的研究

从理论上分析了掺铒光纤放大器(EDFA)增益的温度特性与铒光纤发射截面和吸收截面的关系,并通过数值模拟和实验两方面研究了其增益随温度的变化关系,计算结果与实验结果符合较好。     

LGS声表面波双模温度传感器研究

该文研究了基于硅酸镓镧（La3Ga5SiO14,LGS）压电衬底的声表面波(SAW)谐振器的瑞利波模式谐振频率和体声波模式谐振频率的温度特性,并利用这两种模式构建了一种宽温度范围的具有线性输出特性的温度传感器。研究结果表明,基于LGS衬底的谐振器的瑞利波模式和体波模式的谐振频率均与温度成二次函数关系,且二阶频率温度系数接近,利用此特性构建的双模温度传感器测试结果和热电偶测试结果基本一致。该文提出的这种双模温度传感器可获得全温度范围的线性输出特性,可应用于LGS高温SAW温度传感器。