基于虚拟时间反转的高分辨率复合材料板结构损伤成像

针对传统时间反转(TR)方法消除Lamb波传播时间和操作复杂的问题, 提出了虚拟时间反转(VTR)方法。该方法采用换元激励和接收机制以保留时间信息, 并运用信号运算代替物理TR操作。讨论了基于阶跃激励获取损伤监测路径传递函数的VTR实现过程。提出了基于VTR的高分辨率损伤成像方法。为了降低复合材料各向异性的影响, 在成像中进行了速度修正。实验结果表明, VTR方法能对碳纤维复合材料板中的Lamb波损伤散射波包进行部分再压缩和TR聚焦, 通过本文中成像方法也能清晰显示出板中单个和两个近邻损伤。      

散射声场中时反阵列数目与汇聚效果关系的研究

0引言在城市等大量随机散射体存在的介质中,由于介质的不均匀性,传统相控阵等方法进行声汇聚时会产生声束弯曲、聚焦点散焦等现象,无法得到较高的汇聚增益。时间反转方法是一种自适应的聚焦方法,它应用阵列和目标点之间的传递函数的时空匹配滤波器,在不需要介质和换能器阵列性质和结构的先验知识就可实现自适应聚焦,克服了介质不均匀造成的焦散问题。     

复合材料板脱层损伤的时间反转成像监测

基于时间反转理论,对主动Lamb波复合材料结构脱层损伤成像监测技术进行了研究。分析了时间反转方法的理论基础以及对波源的信号聚焦过程。根据信号传播自身的特性,研究采用时间反转聚焦方法使损伤散射信号能量叠加放大,从而提高信号的信噪比,分析给出了具体的损伤信号时间反转聚焦增强过程;利用时间反转法对波源的自适应聚焦能力,重建信号传播波动图,通过信号聚焦显示损伤位置和区域。在玻璃纤维复合材料板上的真实损伤实验结果表明,该方法能有效提高损伤散射信号的能量,较为准确地监测出损伤的位置、大致范围等特征。     

改进的被动时间反转阵处理水下通信

时间反转技术由于不受环境制约,能自适应实现信道多途压缩和对指定点的空间聚焦,降低多用户通信过程中的码间干扰和同道干扰,广泛应用在水声通信领域。利用垂直阵加权处理的方法,在被动时间反转的基础上增加了一抵消项,抑制其中一个用户在接收阵的接收幅度以达到对另一用户指定通信的目的。模拟仿真显示该方法比单独只用被动时间反转处理,误码率能降低一半。海上试验数据处理结果与模拟仿真基本一致。     

基于水平阵的柱面声源高分辨时反聚焦定位方法

针对浅海条件下利用水平阵对水下目标进行噪声源近场高分辨定位会受海面、海底形成的多途效应影响,致定位结果具有严重的背景起伏甚至出现虚假目标问题,在建立水平阵近场柱面聚焦测量模型基础上,分别研究适用于单频线及宽带连续谱信号的水平阵柱面聚焦定位方法,即将幅度补偿引入MVDR(Minimum Variance Distortionless Response)近场聚焦波束形成中,充分利用声波幅度信息及相位信息,并据基于射线理论的虚源法建立水声相干多途信道模型与静态介质中波传播的互易性及时反不变性,生成与水声信道特征信息相匹配的空间聚焦导向矢量。结果表明,该方法可有效克服多途效应影响,实现柱面声源高分辨定位。     

海洋中声波波阵面的稳定性

当波在非均匀介质中传播时,会发现波阵面有扰动。声波在海洋中的传播即是一例。这种扰动在空间和时间上都是相关的。无论是从理论上还是从实践上考虑,研究这种现象都是有意义的。潜艇噪声测距站就是实际利用声波波阵面的很有价值的一例。它通过对远处噪声源来的波阵面曲率的测量来推算出噪声源的距离。Heimdal[1]对这种系统作了全面论述。波阵面的扰动对被动测距站的工作无疑有强烈的影响。     

易地时间延时谱法在阵元幅度灵敏度一致性测量中的应用

介绍了利用易地时间延时谱法测量换能器阵元幅度一致性的原理与方法,并利用它开展了实验研究。通过对不同声场条件下利用易地时间延时谱法测量阵元幅度一致性与声脉冲法的比较,从均匀声场的实验上验证了它测量阵元幅度灵敏度一致性的可行性。同时,从非均匀声场的测试中体现了这种方法的优越性。     

考虑材料各向异性的纤维增强聚合物基复合材料板损伤Lamb波检测和定位

超声Lamb波法是检测板状结构损伤的常用方法,然而纤维增强聚合物基复合材料（Fiber reinforced plastics,FRP）本身的各向异性会对Lamb波损伤定位的精度造成较大的影响。为了解决此问题,在传统椭圆法的基础上,提出了考虑材料各向异性的时间概率密度法的损伤定位方法。该方法通过考虑不同传播方向的A₀模态波的群速度变化,计算FRP板上任意一点存在损伤的反射波的走时,得到声波传播时间图。创建声波传播时间与实际损伤反射波走时的映射关系,可得到能表征损伤存在概率的时间概率密度图,通过相应的数值分析和实验研究,发现本方法误差比传统椭圆法误差的减小率可达到70%以上,论证本方法对各向异性FRP板损伤定位的可行性和准确性。      

介质扰动对声波的调制效应-参量接收阵及其他

文章从Lighthill方程出发,对介质扰动产生声传播非线性效应的国内、外研究情况进行了综述性介绍,重点介绍声波在被声场中同时存在的另一声波所扰动的介质中传播而产生的所谓“声散射声”现象,特别是由此而衍生的参量接收阵的理论、试验以及应用情况。绝大多数关于参量接收阵的理论和实验研究,都是着眼于其在小的径向(垂直于声传播方向)孔径条件下实现低频窄波束接收的特性,但这篇文章主要关注利用参量接收阵实现低频高增益接收的理论和试验研究;除重点介绍了国内、外的试验情况外,还特别关注将参量接收阵进行工程应用时面临的关键技术难点以及可能的解决思路。此外,文章还针对另一种介质扰动对声传播的调制效应,即“流散射声”,以及国外与此有关的工程应用、特别是苏联进行的号称超远程探潜应用进行了介绍和分析。     

接收换能器非线性理论研究

一、接收换能器非 线性理论研究 在一般的声学问题中,人们总是将换能器视为线性器件。即作用于换能器表面的声压和换能器两端的开路电压呈线性关系。但是在非线性声学中、由于参量阵的工作频率向低频方向的发展以及参量阵近场应用研究的展开,换能器的非线性效应也就比较明显了,它直接影响和干扰了实验测量结果。例如,在参量发射阵的近场实验中,由于水听器距发射换能器较近,因此,此时原频衰减很小,作用于水听器的原频声波很强,而参量发射阵作为一种“虚端射阵”当阵长较短时,水介质非线性形成的差频信号未能经过足够的累加,因为差频信号很弱,…