基于压电换能器的声发射源定位成像研究

针对金属板类结构件的声发射(AE)源定位精度低,定位过程复杂等问题,研究了一种基于时间反转聚焦的声发射源定位成像方法。该方法首先分析了时间反转(TR)和定位成像的原理,建立了由4个声发射传感器组成的板件监测模型,最后通过在铝合金板上进行了声发射源的定位实验研究。实验结果表明,该方法在不需要复杂信号处理的情况下能有效地实现铝合金板声发射源的定位和成像,并将误差控制在有效范围内。     

激光磁声传感器的研究

本文介绍了激光磁声传感器的原理和结构,并给出了初步实验结果。     

基于透明超声换能器的光声显微镜设计

光声显微镜结合了光学成像的高分辨率和声学成像的组织穿透深度,在生物医学领域有着广泛的应用。随着技术的发展,其小型化系统有着新的发展机遇。然而,传统光声显微镜的光路受超声换能器的不透明影响,声-光共聚焦扫描需要复杂的模块,不利于光声系统的小型化发展。提出了基于透明超声换能器的光声显微镜,自主制作了7 MHz透明超声换能器,实现了小型化、低成本、大视场的同轴共焦成像模式。实验结果表明：基于透明超声换能器的光声显微镜,横向分辨率为18.0μm,信噪比高达38 dB,成像范围可达16 mm×16 mm。对小鼠鼠耳皮下血管的成像实验验证了系统具有成像生物组织网络的能力。     

基于有限元法的激光声磁检测系统优化研究

针对激光超声和电磁超声两种非接触式检测方式在实验中操作复杂和灵敏度低,以及难以观察不同参数对相关物理场造成的影响等问题,文中将有限元法应用到激光声磁混合式检测当中,采用数值分析方法分析了脉冲激光与电磁超声换能器之间的匹配关系对检测灵敏度的影响,研究了激光声磁检测系统的优化设计依据。利用有限元软件建立了激光声磁检测系统的仿真模型,通过正交数值仿真分析了高斯激光脉冲激励超声的温度场和位移场特性,进而观测了电磁超声换能器参数变化对检测灵敏度的影响。结果表明:螺旋型线圈接收的电压信号能正确反应由入射激光在固体中发生热膨胀效应产生的超声位移场,当磁体的高宽比为 1.5 倍时,驱肤层处磁场强度分布最优,提离距离对换能效率的影响呈现负指数变化规律,评价了不同接收间距处电磁超声换能器的接收性能。     

一种电磁式声电换能器的特性研究

设计制作了一种由Helmholtz共鸣器和电磁式换能器组成的电磁式声电转换单元,对其等效输入阻抗和输出电压的频响特性进行了初步探索。实验结果表明,当电磁声电转换单元的等效输入声阻抗最小时其输出电压幅值达到最大,并且通过改变电磁式换能器的结构,能够有效地提高声电转换效果;Helmhotlz共鸣器的谐振频率是影响电磁式声电转换单元谐振频率的主要因素。     

高频医用超声换能器材料声匹配特性研究

医学超声成像的图像质量很大程度取决于超声换能器的特性。在换能器研制过程中,一项重要的任务是确定合适的匹配层材料及参数。为了满足高频超声换能器研制的需要,该文从理论及实验两方面研究了RTV615硅橡胶掺杂不同比例的氧化铝粉末后,所形成的复合材料的高频(20MHz)声学特性参数,包括声速、声阻抗、声衰减系数等。结果表明,RTV615硅橡胶中掺杂氧化铝的体积分数为7.93%时,所形成的复合材料在20 MHz频率条件下声阻抗值提高52.94%,达到1.56×106 Pa·s/m,具有最佳的声阻抗匹配特性。因此,通过优化掺杂比例可有效改进硅橡胶材料的高频声学性能。     

基于有限元法的超声扭转换能器研究

把长度方向极化的方形压电陶瓷片加工成梯形,设计制作了一种超声扭转换能器,借助有限元法对换能器的振动模态和性能进行了分析研究,提取了端面上具有代表性的点的运动轨迹,最后利用自动元件分析仪和显微镜对换能器的特性做了实际测量和分析。研究结果表明,有限元法有很好的指导作用,这种超声扭转换能器具有良好的性能,对下一步的应用研究有重要意义。     

三维磁感应磁声成像的新算法研究

 磁感应磁声成像技术(MAT-MI)作为一种新型无创的电阻抗成像技术,融合了磁感应技术和超声断层扫描技术,提供了高分辨率的成像结果.本研究提出了一种用于MAT-MI计算电导率分布的新型算法,解决电导率重建过程中的奇异值问题,同时又缩短了重建所需时间,并通过计算机仿真构建的三维环状线圈和乳腺模型,验证了算法的稳定性和可靠性.     

超声换能器表面振动的激光干涉测量

基于一种新型激光干涉仪,测量分析了换能器表面的振动状态。用多路探测单元激光干涉仪获得换能器二维表面上各点的振动波形,对工作性能差异较大的三个换能器(中心频率分别为2.25、5、10 MHz)进行对比。根据测得的换能器表面振动波形,利用有限元方法对超声检测中的回波信号进行定量计算,并将计算结果与实验结果进行对比。结果表明,激光干涉仪可直观、定量表征超声换能器的表面振动状态,并能清晰区分超声换能器工作性能的差异,测量结果对评判超声换能器性能、预测超声检测回波信号具有很好的应用价值。     

超声换能器串并式电端匹配的研究

针对目前功率超声中电源到压电换能器的匹配问题,基于分析串联,并联匹配的优缺点,设计了一套综合的匹配网络,使电源输出电压与电流波形保持同相位,且换能器两端波形质量良好。将相位差和品质因数Q作为衡量匹配良好的两个重要指标。     

声透镜指向性换能器研究

该文利用声学透镜使声波能量聚焦,实现小尺寸换能器窄波束声辐射。利用有限元方法分别建立了单凹面声透镜及双凹面声透镜仿真模型,优化了声透镜结构参数,设计并制作了双凹面声透镜指向性换能器,并在消声水池内对换能器样机和声透镜进行了性能测试。换能器样机辐射面积直径?120 mm,设置声透镜后,提高发送电压响应级4 dB,发射指向性-3 dB波束开角由76°变为约30°(@10 kHz),与仿真计算结果相符。实验结果表明,声透镜有效减小了换能器发射波束宽度,提高了换能器主瓣发送电压响应,验证了双凹面声透镜对优化换能器指向性的效果。     

磁致伸缩换能器热声制冷机结构设计与验证

在分析热声制冷装置热声转换原理的基础上,对微型热声制冷机主要零部件的结构参数进行设计和计算,确定了一种以磁致伸缩换能器驱动的热声制冷机系统结构。用ANSYS软件对所述系统进行流体动力学分析。实验结果表明,该系统在给定的边界条件下,板叠内部产生热声效应,从热端到冷端有明显的温降。通过实验验证了所得制冷机结构的可行性,为微型磁致伸缩换能器热声制冷机进一步优化设计提供了基础。     

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.     

电容式微机械超声换能器线阵的设计及超声成像

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,电容式微机械超声换能器(CMUT)以其良好的特性在超声成像领域获得越来越多的关注,为了验证不同结构的CMUT线阵对超声成像分辨率的影响,提出一种CMUT成像方法.首先设计了一种CMUT结构,中心频率为3 MHz,以全聚焦成像理论为基础,通过MATLAB仿真,构建了 CMUT模型...     

基于格林函数声表面波换能器的分析

以准静态近似为前提,采用格林函数法对声表面波换能器进行分析。推导了声表面波换能器激励电压与表面电荷之间的关系,计算了加载单位激励电压时换能器上的静态电荷分布并与有限元法计算结果进行比较。格林函数法的换能器的分析可用来为声表面波器件设计优化进行参数计算,及为其建模提供精确的数据。     

双锥面声透镜换能器的研究

通过数值计算和实际测量，研究了双锥面透镜聚焦换能器产生的声场，证实其能产生较细长的聚焦声束，且透镜的形状参数对声场分布有明显影响。     

基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术研究进展

元素成像技术是一种基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的元素光谱强度成像技术，该技术拥有多元素分析能力、原位成像能力和大面积样本扫描成像能力，且样本制备简易、成像速度快。首先介绍了LIBS元素分布成像技术的原理，其次介绍了目前常用的LIBS成像设备，最后回顾了LIBS成像技术在古气候学、病理分析、药物代谢及植物学分析等领域的相关应用。     

NIR-AOTF超声换能器频率特性的研究

随着短波近红外声光可调滤波器(NIR-AOTF)光谱成像分析仪在近红外光谱波段的广泛应用,对NIR-AOTF的光谱带宽及衍射效率提出了更高的要求。超声换能器作为NIR-AOTF的核心部件,其3dB工作带宽决定AOTF的光谱衍射范围,故改变铌酸锂各个镀膜厚度来提高换能器3dB损耗工作带宽。通过对换能器进行频率特性分析,得到换能器的损耗及阻抗频率特性,设计优化匹配网络,提高光谱衍射效率。     

圆环型稀土超磁致伸缩超声频换能器

用有限元数值方法计算并研制了稀土超磁致伸缩圆环型超声频换能器。研究表明,可用既导磁又导电的稀土超磁致伸缩材料研制大功率换能器;在换能器的激励线圈外面,加上高导磁率闭合圆桶,有利于换能器耦合系数的提高;与频率为25.9 kHz的压电陶瓷换能器相比,尺寸减小了1/3。实验测试与理论计算基本相符。     

钢轨螺孔伤损激光声磁检测系统研究

为检测钢轨螺孔伤损,根据激光声磁技术的基本原理和钢轨螺孔伤损检测的特点,建立了钢轨激光声磁检测系统。通过检测钢轨无伤损螺孔和有上裂伤损螺孔的对比实验,表明本系统能准确检测螺孔上裂伤损。通过小波阈值去噪技术对激光声磁信号进行处理,在保留原始信号各种特征的同时大大提高了信噪比(SNR)。实验结果表明,本文方法无需耦合剂,对钢轨表面状况要求低,可实现钢轨螺孔伤损非接触、快速和准确的检测。