液体中激光声传输特性

为了了解激光声在液体中的传输特性，理论分析了激光声的传输特性，并采用高速照相机、光纤MEMS水听器对激光声进行了实验研究，利用小波变换对采集的不同位置上的激光声信号各级频谱特性进行了分析。结果表明:激光声属于一种脉动球源，激光声信号传输过程中幅度与距离成反比关系；激光声的分析频带内存在明显的优势频率，峰值频率稳定在3.1 kHz，带宽稳定在3 kHz；低频信号的能量占总能量的70%以上，高频部分主要是噪声；从功率谱波形分析看，低频信号的强度幅值随时间、距离变化衰减较慢，而高频噪声随时间、距离变换衰减较快。     

激光诱导声信号通信技术的初步研究

构建了激光声实验测量系统,利用脉冲激光聚焦击穿水介质产生声信号,由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器.分析了激光声信号的时频域数学模型,通过实验对单个激光声信号的时频域特征进行了研究,对激光声通信的信号调制方式进行了理论分析和实验验证.研究结果表明:激光声信号的脉宽约为20s,其能量主要集中在200 kHz内,这其中100~200 kHz内的能量占到的比例大约有50%,通过对激光声信号进行幅度调制和频率调制,可以有效实现激光声通信过程.     

一种新的改善激光声信号特性的方法

为了改善激光声信号的特性,设计了激光声换能器。对换能器的设计原理和结构进行了说明。构建了激光声实验系统,利用脉冲激光分别在自由场和换能器内部聚焦击穿水介质产生声信号,由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器。对两种条件下产生的激光声信号特性进行了比较。结果表明:同自由场产生的激光声信号相比,利用换能器产生的激光声信号特性有了一定程度的改善。其中,信号峰值幅度提高了3 倍,能量向60 kHz 以下频段集中,1m处发散角压缩到13.2,衰减速度变慢。     

激光焊接金刚石锯片的特征声信号反馈控制

激光焊接金刚石锯片过程中形成的光致等离子体伴随着具有明显特征的声响,这种特征声信号可看成是由频率为16kHz左右的等离子体声信号被一周期信号所调制,周期信号的频率约为300Hz。介绍了特征声信号的提取方法及其用于激光焊接金刚石锯片的反馈控制系统构成和基本原理。试验结果表明,采用特征声信号反馈控制的激光焊接金刚石锯片在焊接缺陷方面优于无反馈控制激光焊接方法。     

脉冲CO2激光水下致声声脉冲特性的实验研究

以分析水中的光声信号的特点为目的,采用实验的方法利用压电陶瓷球形水听器、数字存储示波器,对TEACO2脉冲激光在水中激发声波的幅度、频率等特性进行了测量,并用信号分析软件进行分析和处理。结果表明,TEACO2脉冲激光在水中产生的声信号幅度随脉冲能量增加而增大。实验中首次发现,激光声频率在100kHz以内有31kHz和62kHz两个峰值,且该两频率峰值随激光脉冲宽度增加而减小。光声信号的以上特性表明,可以通过调节激光脉冲的能量和宽度,选择或控制应用于水声通信、水下资源探测等技术的光声信号。     

激光声信号作为通信声源的实验研究

建立了激光声测量实验系统,采用Nd∶YAG激光器产生激光声信号,利用水听器测量激光声信号。通过实验分析了单个激光声信号的特征,研究了激光声信号的传输特性,进行了初步的激光声通信实验。结果表明,利用激光声作为通信声源具有可行性。随着传输距离的增加,激光声信号的衰减由快变慢,高频段能量衰减变快,低频段能量衰减变慢。该研究结果有助于激光声在通信领域的发展应用。     

激光焊接等离子体声信号的付里叶分析

利用快速傅里叶分析手段对激光焊接热导焊、溶熔焊的稳定焊接过程以及溶熔焊时未熔透、溶透、过熔透的等离子体声信号进行频域分析,发现热导焊时由于没有等离子体存在,相应声信号频谱主要集中在低频范围,溶熔焊时等离子体产生后的声信号频谱主要集中在6kHz附近的高频范围,并且随着深熔焊接溶的逐渐加大,熔透情况由未熔透,熔透向过 熔透转变时,相应的频谱表现为6kHz附近谱线峰值经历了一个逐渐增大然后减小的过程,并且在刚好熔透时6kHz附近谱线峰值最大。     

液体中激光等离子体声波声谱特性研究

对高功率激光与液体物质作用时产生的等离子体声波声谱特性进行了实验研究.采用压电陶瓷(PZT)水听器测量了不同情况下的激光等离子体声波,对采集的信号经过傅立叶变换(FFT)后得到相应的声谱进行频谱分析.结果表明:激光等离子体声波的频谱分布、峰值频率与激光能量、激光在水下的衰减特性和水下环境无关.     

气体等离子体辐射光声信号检测与分析

气体等离子体做为一种新的辐射源,因具有辐射范围宽等优点而备受关注。本文对强飞秒激光脉冲诱导大气等离子体辐射光声信号现象进行了探究,用实验的方法探测和分析了激光脉冲能量、偏振方向以及声传输的径向距离对光声信号强度的影响。     

激光声特性与激光脉冲能量对应关系研究

分析了激光脉冲能量与激光声特性的对应关系.采用脉冲能量可调的Nd∶ YAG激光器产生激光声信号,利用水听器测量激光声信号.结果表明,激光脉冲能量在70～300mJ范围内变化时,随着激光脉冲能量的增加,激光声信号峰值声压具有线性增加的趋势,等离子体膨胀声波与空泡溃灭声波的时间间隔也相应增加,等离子体膨胀声波的峰值声压比空泡溃灭声波的峰值声压低,激光声信号的主频与脉冲能量的对应关系较弱.     

不同环境压强下激光空泡特性研究

构建了激光空泡测量实验平台,使用脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡,由水听器对激光空泡溃灭辐射声信号进行接收,利用充气泵对高压水箱内的气压进行精确控制。通过仿真计算和实验对不同环境压强下的激光空泡特征和其溃灭时辐射声信号的峰值变化特性进行了研究。结果表明:当环境压强处在0.1~0.7 MPa 范围内变化时,随着环境压强的增大,激光空泡首次脉动周期和空泡最大半径逐渐减小,两者的变化速率逐渐减小。空泡溃灭时辐射声信号的峰值声压在0.1~0.4 MPa内逐渐增大,在0.4~0.7MPa 内逐渐减小,且增大速率大于减小速率。     

液体激光聚焦击穿声辐射特性研究

激光与水介质相互作用时,在不同激光聚焦位置情况下,光击穿辐射声信号具有较大的差异性。为研究激光聚焦位置对辐射声波的影响,构建了激光声测量系统,实验研究了激光聚焦位置对光击穿辐射声信号的影响。结果表明,激光声信号脉冲宽度主要与激光脉冲宽度相关,与激光聚焦位置无关;激光聚焦位置影响声信号的时域波形及信号强度;应避免激光在空气中聚焦击穿。该研究结果有助于激光声研究的深入开展。     

激光空中探测水下目标的新方法研究

为了实现在空中利用激光技术对水下目标进行探测的目的,基于迈克尔逊干涉仪的基本原理,提出了一种从水面散射激光中获取水下声源信息的新方法。设计并实现了一套空中探测水下声信号的实验装置。实验结果表明：频谱分析图中的峰值频率即为水下声源的发声频率,系统能够实时探测发声频率在1 kHz～14 kHz的水下声源,且测量标准偏差小于7 Hz。该方法为航空遥感水下目标提供了一条新的技术途径。     

1550 nm全光纤单频脉冲光纤激光器

设计并实现了一种基于人眼安全波段的1550 nm全光纤化结构单频脉冲光纤激光器。激光器采用外腔稳频技术的单频半导体激光器作为种子源,其线宽1.8 kHz,功率20 mW。通过预放大器和声光调制器获得单频脉冲激光,并运用两级光纤放大器实现了线宽1.9 kHz、平均功率521 mW、脉冲宽度200 ns、重复频率10 kHz的单频脉冲光纤激光输出。输出脉冲峰值功率达260 W。输出端采用了双包层单模光纤,保证了输出激光的光束质量。整个激光器通过对种子光级联放大,结合放大器的增益控制,成功抑制了受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)效应,消除了放大过程中噪声对线宽的影响,获得了线宽稳定的单频脉冲激光。     

Acoustic events and "optophonic" cochlear responses induced by pulsed near-infrared laser

Optical stimulation of neural tissue within the cochlea was described as a possible alternative to electrical stimulation. Most optical stimulation was performed with pulsed lasers operating with near-infrared (NIR) light and in thermal confinement. Under these conditions, the coexistence of laser-induced optoacoustic stimulation of the cochlea ("optophony") has not been analyzed yet. This study demonstrates that pulsed 1850-nm laser light used for neural stimulation also results in sound pressure levels up to 62 dB peak-to-peak equivalent sound pressure level (SPL) in air. The sound field was confined to a small volume along the laser beam. In dry nitrogen, laser-induced acoustic events disappeared. Hydrophone measurements demonstrated pressure waves for laser fibers immersed in water. In hearing rats, laser-evoked signals were recorded from the cochlea without targeting neural tissue. The signals showed a two-domain response differing in amplitude and latency functions, as well as sensitivity to white-noise masking. The first component had characteristics of a cochlear microphonic potential, and the second component was characteristic for a compound action potential. The present data demonstrate that laser-evoked acoustic events can stimulate a hearing cochlea. Whenever optical stimulation is used, care must be taken to distinguish between such "optophony" and the true optoneural response.     

激光焊接缺陷声信号的小波分析

利用小波变换对拾取的激光焊接等离子体的 AE信号进行分析 ,通过对比激光焊接的稳定过程及出现间隙、错边缺陷时的 AE信号 ,发现信号的低频分量在缺陷发生时幅值较正常稳定焊接时有较明显的下降 ;AE信号在 156 2～ 6 2 50 Hz频段部分的能量也存在类似现象。利用小波分解技术能够将信号划分到不同的频带范围这一特性 ,可以实现 AE信号的信息分离 ,从而能够提取AE信号的特征信息 ,进而实现对激光焊接的过程控制。