基于近场声全息的高频换能器阵列声场测量方法

在二维平面声压构建技术理论基础上,结合空间傅里叶变换的近场声全息技术,提出一种高测量效率的声场测量方法。以由4个压电元件所构成的矩形活塞换能器阵列为测量对象,进行声场仿真和实验测量,验证该测量方法的测量精度与效率。结果表明,该方法相比面扫描法测量效率提高了560倍,相比积分法计算速度提高两倍,可有效应用于高频换能器阵列的声场测量。     

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...     

基于近场声全息的目标反射声场重建方法研究

准确分析目标表面反射声场信息对提高水下航行器等设备的声隐身性能具有重要意义。提出利用近场声全息技术对水下目标反射声场进行重构,可以得到反射体表面的反射声场分布信息。以一个胶囊状壳体为测量对象,进行仿真分析和实验测量。结果表明,利用近场声全息技术进行声场重构的误差可小于10%,验证基于近场声全息的目标反射场重建方法的可行性和有效性,可为进一步的工程实践提供参考。     

基于激光全息法的聚焦换能器近场声特性分析

研究了基于激光全息法的低频聚焦换能器近场测量方法,分析了利用激光全息法测量近声场特性时的基本原理,构建了一套实验测量系统。为验证该方法的可行性与准确性,利用激光测振仪对1个由25个压电小柱按5×5排布构成,频率为80kHz且表面带有自聚焦声透镜的聚焦换能器的声场进行实验测试和推算,获得了距离该换能器辐射凹面中心50mm处振动膜片上的声压幅度和相位分布,推算出此聚焦换能器声轴线上的声压分布与焦点处声压分布,同时使用COMSOL模型仿真与水听器测试,对比验证了激光全息近场测量后远场外推结果的高准确性。     

超声换能器时域脉冲声场的自动测量

本文利用已建立的脉冲超声自动测量系统，对超声换能器时域脉冲声场的分布进行了测量。实验结果表明，时域脉冲声场完全不同于频域场，其性质更为复杂，文中对所测结果进行了分析。     

一种高频换能器的声场推算方法

以二维空间Rayleigh积分和二维平面声压构建技术作为理论基础,提出了一种高频换能器的声场推算方法。为验证该方法的正确性,对由4个压电元件所构成、频率1.8 MHz的矩形活塞换能器的声场进行实验测试和推算,以获得距换能器不同距离处的声压分布。在50 cm处,实测结果推算的最大误差为8.25%。在保证准确性的前提下,该方法有效提高了高频换能器的声场测量效率。     

基于快速迭代柯西阈值的声场重建方法研究

在声源识别领域,稳定且准确识别目标声源是一项极具挑战性的任务,尤其在中、低频范围内,因此论文提出快速迭代柯西阈值算法在中、低频段实现鲁棒性较强的声源识别和定位。通过蒙特卡罗分析,与3种经典罚函数方法Tikhonov正则化方法、宽带声全息算法和内点法求解方法相比,所提出的方法在中、低频段获得了稳定的声压重建结果,平均重建误差在5%以下,对声源识别逆问题具有良好的距离适应性和信噪比适应性。     

超声换能器声场的理论分析

本文对超换能器时域、频域声场及它们之间的关系进行了分析，从理论上说明二者间由傅低变换相联系。     

水声宽带换能器匹配技术研究

低频宽带大功率换能器是现代水声发展的一项关键技术。换能器与功放匹配是宽带大功率水声发射的关键技术之一,本文对一种宽带大功率匹配匹配网络进行了设计分析,通过该匹配网络可改善宽带匹配效果,同时拓宽工作频带。文中还给出了一台功放驱动两只宽带换能器的匹配网络。     

基于波叠加与统计最优近场声全息的单面声场分离技术

基于空间声场变换的近场声全息以及统计最优近场声全息都要求全息面一侧的声场必须为自由声场。为了克服应用上的局限性,提出了一种波叠加方法和统计最优近场声全息相结合的方法。针对现有的双全息面声场分离技术需要在两个全息面上进行声压测量,效率较低的问题,首先采用波叠加算法根据全息面上的声压重构出某个重建面上的声压,然后利用全息面和重建面的声压数据采用统计最优近场声全息技术分离出全息面某一侧声源在全息面上单独产生的声学量,从而以更少的测点数在全息面两侧都存在声源的情况下实现空间声场分离。实验和数值仿真验证了该方法的有效性和可行性。     

超声换能器声场的激光可视化研究

为了提高超声检测的灵敏度和检测精度,优化检测工艺参数,充分了解超声换能器形成的声场至关重要。搭建了超声换能器声场的激光可视化实验平台,利用超声换能器在试样中激发出超声波,利用激光散斑接收试样表面某点在一段时间内的位移,再通过扫查获得一定区域内质点的位移,进而形成多时刻的质点位移场,以此实现超声场的动态显示。利用该系统对超声换能器声场的扩散情况进行了探测,探测结果与理论计算结果基本一致。     

球壳换能器电声效率测量方法研究

换能器电声效率是高强度聚焦超声系统治疗剂量预测的重要参数。基于平面扫描法、辐射力天平法和自易法测量球壳聚焦换能器的输出声功率,同时测量换能器激励电功率,计算得到换能器电声效率。以1.1MHz的球壳换能器为被测对象,平面扫描法的相对扩展不确定度为14.21%,辐射力天平法的相对扩展不确定度为5.82%,自易法的相对扩展不确定度为15.30%。3种方法测量所得电声效率偏差在4%以内,实验证明3种方法在测量球壳聚焦换能器的电声效率时具有较好的一致性。     

基于声速核查方法的天然气能量计量标准装置

为解决天然气能量测量中组分数据测量频率低带来的测量周期内发热量变化无法核查的问题,利用声速核查天然气组分变化导致发热量、压缩因子的变化,研究了声速核查能量模型,搭建了具备10 MPa、2 000 m³/h测量能力的天然气能量计量标准装置,该装置测量能量的时间由原有的分钟级提升到秒级。通过天然气实流测量,对天然气能量计量标准装置的不确定度进行系统评定,其相对扩展不确定度为0.33%(k=2)。     

隔声现场测量的扬声器声源法改进

通过对现行国家标准关于隔声现场测量中扬声器声源法的分析，提出扬声器声源多点放置隔声现场测量的改进方案。在扬声器声源多点测量方法中，合理选取不同角度放置声源，测得声波以不同角度入射时构件的隔声量，再对测试结果按照角度求平均值。实验结果表明，扬声器声源多点放置测得的结果能更好地反映隔声构件的现场隔声效果，且实验可重复性好，实验条件便于控制。     

高静水压下换能器阻抗特性的测量方法研究

针对在小腔体中阻抗分析仪发射连续波无法准确测得换能器阻抗的问题,提出一种在高静水压下使用脉冲正弦信号激励换能器测量阻抗的方法。以采样电阻法为基础,根据腔体尺寸确定发射脉冲个数以及可测频率范围来有效避免腔体边界反射对测量造成的影响。通过设置不同的发射频率,分别采集换能器两端及采样电阻两端的电压波形信号,利用已知频率的三参数正弦曲线拟合法分别得到波形信号的幅值和初始相位角,计算得到换能器的导纳值。改变静水压力,利用脉冲法测得0~10 MPa静水压下换能器导纳特性。实验结果表明,采用脉冲正弦信号激励的方法可在有限空间内准确测量换能器的阻抗特性;且随着静水压力的升高换能器的谐振频率发生偏移,导纳圆直径减小。     

圆柱壳辐射声场重构的波叠加方法

将声全息技术应用到水下结构的声场重建问题中。通过理论推导和数值仿真,分析一两端带半球帽的圆柱壳模型在不同激励作用下声场的重建效果及影响重建精度的因素。考虑到实际应用,全息面分别采用柱形全息面和平行的双平面全息面。仿真结果表明,该方法是一种稳健的全波数空间声场重构技术;其重建精度受到等效源面参数、全息面参数及测量环境信噪比等多因素的影响;在含有测量噪声的条件下,应用Tikhonov结合L曲线的正则化方法仍可以较精确地重构声场;相比于其它方法,波叠加方法具有测点少,计算速度快等优点,有很好的应用前景。     

基于组合式力传感器的超宽量程力值测量方法研究

针对高准确度超宽量程力值测量的需求,本文提出了一种基于组合式力传感器的力值测量方法,通过对小量程和大量程力传感器的转换,在保证测量准确度的前提下,有效扩展了力传感器的力值测量范围,并进行了实验验证,实验结果表明:采用该组合式力传感器的力值测量方法可以有效扩展单只力传感器测量范围,使传统力传感器的测量范围从额定力值的(10~100)%测量范围扩展到(1~100)%测量范围,该组合式力传感器的准确度高,可以达到0. 01级标准测量仪的技术指标要求,可以作为参考力传感器应用在超宽量程力标准机或材料试验机上。