利用声致发光成像技术测量液体中的声场

利用自行改进的增强型ICCD成像系统记录水在超声作用下的声致发光图像，并且分析了声致发光的分布和强度与作用超声的关系，结果发现超声作用下的发光图像能够近似地反映该作用超声在水中的分布情况，从而提出了一种测量液体中超声场分布的新方法。该文从实验上证明了此方法的可行性。     

激光致声信号分析

对激光声的信号特征进行分析。设计激光声产生系统,获取并测量激光声信号,求出激光声信号的功率谱、模糊函数、水中的距离分辨力和多普勒分辨常数,从理论上初步证明了激光声信号的距离分辨力达到3.3mm,比现有图像声呐的分米级的距离分辨力高;激光声信号的频率分辨常数大,适合于探测静止或速度低的目标。因此,激光声可作为对多普勒频率不敏感图像声呐的声源。     

激光致声混凝土内部空洞检测

激光致声混凝土内部空洞检测技术是一种针对混凝土脱空鼓包现象的遥感检测技术,具有检测快速,非接触等特点,满足了在一些不方便进行接触式检测的场景下对混凝土内部空洞进行识别的需求。该技术的实现主要分为声波的激发以及声波的探测。文中聚焦声波激发这一部分,用加速度传感器替代激光测振仪,搭建了一套激光致声混凝土内部空洞检测系统,并对内部预制空洞的混凝土试块进行了检测。实验发现混凝土内部空洞的存在会改变空洞上方结构的抗弯刚度,当存在外部激励时,空洞上方的结构将会出现弯曲振动的现象,该振动的频率接近于振动结构的一阶固有频率。使用高功率密度的脉冲激光器可以方便地激发出缺陷区域的弯曲振动,当空洞缺陷较浅时,可以根据弯曲振动在频域的特征响应判断内部是否存在空洞。随着空洞深度的增加,空洞上方结构的抗弯刚度逐渐增强,弯曲振动的振幅减小,仅凭特征频率将难以实现内部空洞的识别。在这种情况下,可以利用表面振动信号的加速度能量谱来表征振动能量,通过振动能量的高低判断混凝土内部是否存在空洞。基于上述理论,成功探测到了混凝土内部深度为150 mm的空洞,验证了利用激光致声技术检测混凝土内部空洞的可行性。     

激光诱导Al等离子体连续辐射研究

分析了Ａｌ等离子体连续辐射特征。根据连续辐射强度的同时分布,简要讨论了激光诱导等离子了体连续辐射的产生机理。我们认为激光诱导等离子体的连续辐射的主要机制提轫致辐射和复合辐射。在激光脉冲作用到靶上的瞬间,轫致辐射占主导地位,在等离子体演化初期,复合辐射和轫致辐射共同产生等离子体连续辐射,在等离子体演化后期,连续辐射主要是轫致辐射产生的。     

激光致声过程研究

分析激光声与激光空泡运动的对应关系.采用Nd:YAG激光器和消像差透镜系统等产生激光空泡和激光声信号,利用50000f/s甚高速摄影系统、水听器和示波器测量并记录激光空泡和激光声信号.从理论和实验上证明了激光空泡的运动与激光声的有着严格的对应关系.     

激光等离子体的辐射与自吸收现象研究

脉冲强激光辐照固体靶材时,会讯速地在靶材表面形成一个高高压的等离子体区哉。该等离子体区域在吸收入射激光的同时,会发出很强的紫外以至ｘ光辐射,它们与靶材有着更强的耦合。本文给出了等离子体中辐射传输的微分方程,并通过对等离子体中辐射和自吸收现象进行讨论,给出了在考虑再辐射效应时,等离子体辐射能流与等离子体参数及激光参数的关系。     

激光诱导等离子体辐射特性的研究综述

激光诱导等离子体作为一种宽光谱辐射源,能够产生X射线、紫外、可见、红外、太赫兹以及微波波段的辐射,可应用于天体物理、惯性约束核聚变、生物医学、材料科学、光谱分析、环境工程、信息技术、超快技术、光刻技术、成像技术、雷达技术、半导体技术等众多领域,具有较高的实用价值。迄今为止,有关激光诱导等离子体辐射特性的文献报道大多集中于描述激光与物质在单一波段的相互作用,对辐射的产生机理还未完全掌握,对完整光谱的研究综述依然比较缺乏。从电磁辐射光谱及其辐射机制的角度,对激光诱导等离子体的辐射特性做出了系统的梳理分类,对国内外相关团队的研究成果进行了总结和分析,特别从不同视角探究了等离子体与光谱辐射之间的物理关系。介绍了激光诱导等离子体各个波段的辐射特点,并讨论了影响辐射的相关因素。最后,对红外波段和太赫兹波段的研究前景进行了展望。     

激光等离子体辐射诱导气体漂移

本文采用黑体辐射模型描述了激光等离子体辐射场诱导气体原子漂移的基本原理,导出了漂移速度的计算公式。对于某些难以获得强单色光源的频段,用激光等离子体辐射场诱导气体原子漂移具有特别重要的意义。     

高功率激光空化气泡声辐射特性研究

研究了水下高功率激光击穿水介质形成单空泡及空泡辐射声波的特性,推导了激光空泡辐射声波信号在击穿近场、远场的特性模型.利用调Q Nd:YAG激光聚焦水下击穿水介质产生空泡,采用高速摄像机、高频测量水听器对激光空泡的生长过程及辐射的声波信号进行了测量.实验结果与理论模型吻合,可为相关研究提供参考.     

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.     

曲面超声换能器近声场指向性研究

通过结合物理声学原理推导出曲面结构及其等效动态相控阵列超声换能器所形成的近声场分布,并利用数学软件对超声近场声压进行近似数值仿真。通过分析比较各声场指向性的仿真结果表明,在给定的工作频率和介质条件下,对比于平面结构,二维半圆球壳的曲面压电晶片或等效相控阵元阵列结构的超声换能器在近声场可实现高强度聚焦,同时近声场焦点处的横向/纵向分辨率都达到最佳,旁瓣/栅瓣抑制也达到最大。最后给出了在曲面阵列优化设计方面一些有价值的规律。     

不规则辐射面换能器及基阵辐射声场分析

研究了用于声场分析的直接边界元法。采用ANSYS对换能器及基阵进行建模,利用SYSNOISE采用直接边界元法计算了带障板的圆面活塞辐射声场,并与理论值相比较,验证了边界元法的正确性。计算了辐射面外形经过处理的Tonpilz型压电换能器及其不同阵元间隔的4元平面阵的辐射声场和辐射阻抗特性。结果表明,这种计算方法能够为换能器及其阵的设计提供理论依据和参考。     

水下等离子体声源聚焦声场分布特性研究

研究了水下等离子体声源的工作啄理和聚焦原理,研制了小功率的实验装置,并进行了聚焦声场实验测量,从声轴和焦平面2个方向研究了声脉冲峰值压力与声场位置之间的关系,得出了聚焦声场的分布特性。研究结果初步验证了水下等离子体声源的优越性．为进一步改进这种声源．以将其应用于100km以上超远程水下通信系统打下良好的基础。     

辐射体声场计算的综合Helmholtz积分公式法

提出了一种计算无界声媒质空间中任意形状辐射体辐射声场的新方法——综合Helmholtz积分公式法(Synthetic Helmholtz Integral Equation Formulation,SHIEF)。该方法将关于辐射体的内部、表面和外部Helmholtz积分方程有机地组合在一起,在已知辐射体表面法向振速的条件下,求出辐射体表面的声压分布,进而求其辐射声场分布。运用该方法计算分析了脉动球相对辐射阻抗随相对半径的变化情况,通过与理论值以及已有的其他方法(例如联立Helmholtz积分公式法(CHIEF)、超定外部Helmholtz积分公式法等)的比较,证明了该方法的正确性、准确性以及快速性,该方法有效地克服了CHIEF法和超定外部Helmholtz积分公式法的缺点。     

压电MEMS超声换能器阵列声场研究

研究了一种基于微电子和微机械加工技术的六边形压电超声换能器阵列。依据活塞声源辐射声场特性,采用瑞利积分法计算了方形膜声压及指向性函数;运用惠更斯原理,仿真模拟了阵列远场声压分布。理论分析了阵元边长、阵元中心间距和阵元数目等结构参数对阵列波束宽度、方向锐度角和旁瓣级的影响。结果表明,该阵列模型不仅能完全消除栅瓣,有效抑制旁瓣,减小主瓣宽度,且在低频(约10kHz量级)范围有很高的指向性。通过优化阵列参数,可获得最佳的声压分布,进而为阵列设计和声场分析提供理论参考。     

一种全新的声还原技术--波前合成

介绍波前合成(WaveFieldSynthesis)技术的基本理论、声学特点和发展状况,以及在影院、音乐厅和室外扩声系统中的具体应用,并介绍了波前合成技术应用中大型扬声器阵列需要解决的问题。     

扬声器组阵指向特性的设计

叙述扩声系统用的扬声器组阵。分析了点声源组和线声源的指向性。讨论了声柱、号筒式扬声器组阵和音箱式扬声器组阵的设计原则。     

室内声场扩散程度对测定吸声系数影响的研究

混响法测定吸声系数理论上要求室内声场扩散均匀,但实际的声场扩散并非理想;室内声场扩散不均匀是混响室法测定吸声系数误差的主要原因之一,从混响室内声场不均匀对测定吸声系数的影响进行了分析,说明了混响室内采取有效扩散措施的必要性。     

圆锥台阵方向性系数最佳化

首先给出计算圆锥台阵最佳方向性系数的一般过程，然后对一个特定的圆锥台阵进行计算机模拟。用Ansoff HFSS软件仿真此模型，给出结果，并与均匀幅度同相激励进行比较。