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。     

基于薄板理论的密排结构CMUT发射声场研究

由微机电系统(MEMS)工艺制作的电容式微机械超声换能器(CMUT),其具有宽频带,易与电子电路集成制作等优势,在医学成像领域具有广阔的应用前景。为了研究一种密排结构CMUT超声换能器的发射声场特征,该文提出了一种简单的物理域相互作用分析方法。基于薄板的振动理论,由CMUT单元的声学辐射原理及特性计算得到CMUT阵元辐射声场的解析解。通过振膜振动分布实验验证了采用薄板振动理论一阶振型方程的正确性。通过仿真和实验研究了CMUT发射单元在不同排布方式和条件下的声场分布、声轴声压和指向性,为CMUT的设计和性能分析提供了理论依据。     

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。     

基于空间冲激响应的圆形换能器辐射声场研究

基于空间冲激响应的稳态声压场理论,从选取距离函数出发,建立了单阵元圆形平面换能器声场中任一场点处的基于傅里叶变换的冲激响应声场模型,该模型适用于声场中的任意位置。并运用Matlab仿真了换能器的轴向与径向声压分布,且在圆形换能器冲激响应的声压分布实验系统上进行验证,实验结果与仿真得到的声压场具有很好的一致性。实验验证表明,仿真结果可准确反映圆形换能器的空间辐射声场分布。该方法计算快捷,对于优化圆形换能器设计参数及提高超声成像检测分辨率有重要参考意义。     

基于SH0导波的电磁超声换能器设计与实验研究

传统基于周期性永磁体的电磁超声换能器结构较复杂,为此该文提出了一种由单一永磁体和导线阵列线圈构成的电磁超声换能器(EMAT)用于激发板中的SH0导波.首先叙述了设计的原理,并采用有限元软件进行三维数值仿真分析,利用水平极化永磁体垂直于板面的磁场在铝板中成功激发出SH0导波.为使EMAT换能效率达到最优,研究长和宽为10...     

换能器布阵数量对超声清洗声场特性的影响

利用有限元法对粘贴有不同数量换能器的清洗槽的声场进行数值计算,并将声场中各点声压做统计处理来比较不同声场的强弱和均匀性.用电化学法测量了不同清洗槽的声场,实验结果和数值计算结果基本吻合.结果表明,在槽体尺寸一定时,声场强度并不随换能器个数的增加而线性增加;在换能器达到一定数量后,声场均匀性也不随换能器的增加而明显改善,此时存在一个最佳的换能器布阵数量.该文所得结果对换能器的布阵优化有一定的指导意义.     

复频聚焦超声压电换能器声场及频谱的研究

研制了一种新型复频变超声换能器,并从理论上计算了辐射声压在轴向上的分布曲线,进而确定了焦区位置,这与实验所得结果符合得较好。文章还对换能器在水中焦区辐射声场的频谱进行了研究,观测到了两个原波。和频波,差频波及倍频波,证实了声散射声效应的存在。     

层状多界面的超声相控阵换能器声场研究

针对层状多界面粘接检测存在的难点,采用相控阵超声检测技术进行研究.建立了矩形换能器的辐射声场模型与声束聚焦偏转的时间延迟计算方法,实现了对声束的聚焦偏转控制.采用7 MHz的超声相控阵换能器仿真研究了多层介质中声场的特性,从仿真结果得出相控阵超声技术可用来检测层状多界面结构的多界面脱粘情况.     

一维线形超声相控阵换能器辐射声场研究

在相控阵超声工业无损检测中,超声换能器的声场分布直接决定着被检测区域的回波信息特征,从而影响检测结果。本文通过研究超声波在固体介质中的传播规律,建立了超声相控阵换能器在介质中辐射声场的数学模型,数值模拟了在一层、两层介质中相控阵换能器的辐射声场图,声场结果为更形象直观的了解声场变化和检测结果评估提供理论依据。     

一种显示聚焦超声声场的方法

利用换能器发出的声波和反射波干涉形成驻波,通过玻璃微珠在驻波场中所受辐射力,使玻璃微珠在水槽底面形成驻波条纹分布,通过调整反射面与换能器的距离,使水中驻波场在换能器中声场值不为0的区域具有明显的条纹分布,通过底面微珠的条纹分布区域确定换能器声场分布区域。     

海底管道检测用线聚焦超声探头声场研究

海底管道缺陷的检测是由管道内智能猪完成的,智能猪上的超声探头阵列以恒定的速度一次性爬过管道,采集并记录缺陷数据供离线分析。所以探头的种类和性能直接影响对缺陷的检出率。论文针对智能猪用柱形曲面声透镜水浸式线聚焦探头,建立了其声场模型,并对其轴线声场和焦距进行了数值模拟。最后,实测了其轴线声场分布。     

海水散射引起激光脉冲传输延迟的研究

将经典电子散射理论运用到光子散射研究中去,分析了海水散射效应引起的水下激光脉冲传输延迟效应,并采用小角度近似处理方法,推导出了传输延迟时间表达式,为机载激光测深中的实时测深误差校正提供了重要依据。     

超声波液压系统流量和压力统一测量研究

在充分调研国内外管道流量和压力检测技术的基础上,提出了基于非接触式的超声波液压系统流量和压力统一测量的检测方法。该方法克服管道壁厚影响,而且有效地消除系统误差,达到了较高的精度。根据声学方面和流体力学的相关知识,利用液压系统压力变化引起油液声速变化这一物理特性,并结合时差法超声波流量计的检测原理,证明了超声波流量计检测方法能够有效的对管道压力进行测量,具有重要的实用价值。     

利用激光干涉技术研究压电换能器的谐振特性

介绍了压电超声换能器的基本结构及振动模态，利用先进的激光多普勒干涉仪对自制换能器的谐振特性以及振动速度和位移分布进行了测量和分析，并与有限元分析的结果进行了对比，实验表明，实验测量模态结果与有限元分析结果基本相符，激光多普干涉技术是一种直观研究压电超声换能器振动的有效手段。通过有限元分析和先进测量手段的结合与对比，对换能器的设计和制作具有指导意义。     

基于SOI技术的MEMS超声分离器制备方法研究

基于简正模式的MEMS超声分离器对分离腔的侧壁垂直度、深度均匀性以及表面平整度等要求较高,结合IC工艺重点探讨、研究了超声分离器腔体制作方法。提出将SOI(silicon on insulator)片作为刻蚀基底,采用等离子体干法刻蚀、硅/玻璃键合以及激光热加工等技术制备分离器,成功制备出腔体深度分别为137μm和200μm的分离器,腔体深度误差均在±2μm以内,腔体表面粗糙度Ra<10 nm,腔体侧壁垂直度达83°。为MEMS超声分离器的制备提供了一种简便、高效的工艺方法。     

天线放电球放电对中波发射机末级的影响分析

针对雷电容易通过天调网络和馈线造成中波发射机末级功放模块和供电模块损坏的存在问题,研究了放电球放电前后天调网络的不同表现特征和规律,阐明了放电球放电是导致发射机末级功放模块和供电模块损坏的主要原因,提出了通过降低ftx,f0前、f0后和f1等振荡频率、旁路f2输出、增加馈线终端移相网络支撑来提高中波发射机防雷可靠性的方法。实验表明,该方法能够有效提升天调网络的防雷可靠性。