基于近场声全息的聚焦换能器声场测量方法研究

高强度聚焦超声(HIFU)被广泛应用于医疗领域,但聚焦换能器焦点处的声强比较大,直接测量容易造成水听器损坏.为了间接获得焦点处声压,将全息测量面近似等效为声源面,结合空间傅里叶变换算法,提出了一种高测量效率的聚焦换能器声场测量方法.以球面自聚焦换能器为对象,进行声场测量方法的仿真研究和实验验证.结果表明,该方法比积分法...     

声光偏折效应球壳型换能器聚焦焦点峰值声压的测量

利用声光偏折效应,设计了一种测量球壳型换能器辐射聚焦声场焦点峰值声压的简便实验方法.基于焦点峰值声压与最大光偏折量之间的理论关系,通过测定聚焦声场焦域的最大光偏折量,获得球壳型聚焦换能器的焦点峰值声压;采用有限元方法对聚焦换能器辐射声场进行数值分析.对比实验测量结果,发现二者相对误差为7.33%,符合较好.该实验方法在医疗超声快速校准方面具有广泛的应用前景.     

超声换能器表面振动和声场测量及其与经典超声换能器的仿真比较

超声换能器广泛应用于声学测量,其工作性能主要取决于它的振动与声特征。然而,多数研究中的换能器被认为是经典的活塞或高斯型,经典与常用的真实换能器之间的差异容易被忽视。基于此,首先用激光测振和传声器测声方法测量了某厂家换能器产品的表面振动与声场特征。然后设计有限元方案,分别仿真经典与真实换能器的声场。最后从辐射面振速分布、声场声压和相关系数等方面,综合比较经典与真实超声换能器之间振动与声场的异同。结果表明,换能器间的辐射面振速分布差别明显,所研究的真实换能器的声场特征接近于活塞,而与高斯型差别较大。     

基于激光全息法的聚焦换能器近场声特性分析

研究了基于激光全息法的低频聚焦换能器近场测量方法,分析了利用激光全息法测量近声场特性时的基本原理,构建了一套实验测量系统。为验证该方法的可行性与准确性,利用激光测振仪对1个由25个压电小柱按5×5排布构成,频率为80kHz且表面带有自聚焦声透镜的聚焦换能器的声场进行实验测试和推算,获得了距离该换能器辐射凹面中心50mm处振动膜片上的声压幅度和相位分布,推算出此聚焦换能器声轴线上的声压分布与焦点处声压分布,同时使用COMSOL模型仿真与水听器测试,对比验证了激光全息近场测量后远场外推结果的高准确性。     

基于光纤布拉格光栅的多点压力测量

采用在平板表面开槽并铺设具有布拉格光栅的裸光纤来测量平板的表面压力,利用平板表面弯曲路径的凹槽,使裸光纤各测量点能实现独立测量;研究了粘贴剂弹性模量和凹槽尺寸对压力灵敏度的影响,利用有限元仿真验证了光纤平均轴向应变和平均压力值之间的良好的线性关系,得出可以利用光纤平均轴向应变来对平板上多点的平均压力进行测量的结论。     

参考光栅法分离FBG温度和应变测量的误差分析

依据光纤光栅布拉格方程,从理论上分析了光纤光栅应变和温度双参量同时测量时引起交叉敏感的物理机理;在利用参考光栅法分离温度和应变双参量时,对忽略FBG由于温度和应变的非线性以及交叉敏感引起的误差进行了分析计算,估计了忽略这些因素可能带来的误差.     

多点成形中回弹量的测量与控制方法研究

针对多点成形中工件的回弹问题,提出了一种测量和控制回弹的新方法.回弹量的测量方面,采用自行研制的非接触式三维激光扫描装置测量工件表面的三维点云信息;对不在同一坐标系下的测量数据和目标模型数据,用两步配准方法进行全局优化配准,克服了配准过程中常见的局部极小问题;采用改进的Shepard插值函数为初始曲面模型,用基于高斯曲率的采样型值点拟合出NURBS曲面.通过上述步骤快速、准确地计算出回弹量,改变了传统的利用靠模测量回弹量的方法.回弹控制方面,用测量的回弹量试验数据建立BP神经网络回弹预测模型,根据预测量调整基本体群的工具曲面形状,经过多次预测和基本体曲面形状的修改,最终实现控制回弹的目的.通过实例表明,上述方法可行,回弹量可控制到允许的精度.