大型非对称复合材料构件超声C扫描技术研究

针对非对称复合材料构件在进行超声C扫描检测时存在探头对准法线方向困难、超声波衰减大的问题,采用仿形测量和重建模型的方法实现对构件曲面的跟踪和灵敏度的实时补偿.利用超声探头采集的初始数据建立外蒙皮的初始曲面模型,计算出控制超声探头运动的点位信息.采用仿形测量方法和反求技术重建构件的外蒙皮曲面模型,利用重建模型计算构件上各个测点处的厚度,实现灵敏度补偿.根据重建模型和超声波衰减最小原则,规划超声C扫描检测时的路径,最后得到构件的超声C扫描检测图像.实验结果表明,该技术可以明显提高大型非对称复合材料构件超声检测的精度和效率.     

基于振速测量的HELS方法研究

为了提高重建声场中质点振速量的重建精度,在传统基于声压测量的Helmhohz方程最小二乘(HELS)方法理论基础上,推导得到了基于振速测量HELS声场重建的测量模型,简称振速模型.给出了该模型的声场重建算法和参数选取的基本原则,并对基于振速模型的声场重建和声压模型的声场重建进行仿真计算比较结果表明,新模型较传统模型的声...     

楔形海域声矢量场分析

海洋环境中的声传播是水声学研究领域的一个经典问题.在传统的研究中,关心的主要是声压场.随着矢量水听器的出现,不仅是声压场,介质质点振速场也受到极大关注.应用虚源法分析了ASA基准楔形模型中谐和点源的三维质点振速场.基于Deane和Buckingham给出的声场声压表达式,文中推导了三维质点振速的积分公式,并应用数值积分的方法计算了声场声压与质点振速,分析了它们的传播损失和相位差以及不同方向声强的衰减过程.结果表明,即使在远距离上,声压与质点振速的相位差并不为零.     

圆柱阵声透明性研究

为了分析具有较高空间透明性的圆柱型声基阵是否具有较好的声透明性,建立了圆柱阵阵元间一次散射的模型,对圆柱阵上的单路阵元所接收到的声场总声压的特性进行了理论推导和分析,总声压包含声场中的直达波和来自各路阵元的散射波.理论仿真结果表明:空间透明圆柱阵的声透明性具有明显的局限性,特别是阵元接收声压的幅值在水平面内起伏明显,并且这种起伏的程度在很低的频段依然比较严重.湖试数据和理论分析结果吻合较好,证明理论分析模型和方法的准确性.该分析方法对于研究其他空间基阵的声透明性具有借鉴意义,研究结果证实了在对基阵进行高增益信号处理时,测量基阵阵列流形并进行补偿修正是十分必要的.     

浅海运动目标辐射声测量距离内声聚焦特性研究

随着影响目标辐射噪声测量诸多因素的解决,声聚焦对测量精度的影响已显得比较突出.研究了浅海近场声聚焦特性对同标辐射噪声测量结果的影响.在射线理论基础上,推导了声压场和质点振速场的数学表达式,建市了基于虚源法的浅海矢量声场计算模型,并将声场计算模型应用于宽带声源信号矢量声场计算中.比较分析了理论仿真计算和湖试结果,验证了浅海近距离矢量声场计算模型的正确性,进一步探讨了浅海声场聚焦特性以及如何减小声聚焦对目标辐射噪声测量的影响.     

基于声压灵敏度分析的轿车车内低频噪声优化

建立了含门窗的车身结构有限元模型、车内声场有限元模型及结构-声场耦合模型,进行了车内耦合声场预测。建立了车内声场声压灵敏度分析模型,研究了声场边界导纳和壁板振动速度的声压灵敏度,并根据分析结果优化了关键板件的加强筋和厚度,优化后车内声压主要峰值降低2~3 dB(A)。     

弹性球壳声衍射对矢量传感器测量影响

声矢量传感器由传统的无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器组成,被应用于水声测量和探测领域,但作为水声测量设备它会受到安装载体衍射声场的影响,使其接收声场失真和指向性发生畸变.以实际应用需求为背景,从理论上分析了平面声波在弹性球壳上的衍射声压场和振速场;采用薄壁球壳机械阻抗近似公式,计算了球壳声衍射对矢量传感器声场测量和指向性的影响.根据共振散射理论,弹性球壳衍射声场的共振项与壳体的机械阻抗和辐射阻抗有关,而其背景项与刚性球和绝对软球的声衍射有关.计算和分析结果表明,在球壳散射声场的共振项频率处,矢量传感器的接收声场严重失真,且其指向性图变得复杂;另外,它们也与声波的入射方向和距离有关.这些结果为利用矢量传感器进行水声测量和探测提供基本的物理基础.     

回折线圈导线长度对表面波EMAT性能及缺陷检测的影响

为了改善表面波电磁声传感器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)的激励及接收性能,并提高缺陷定量检测的准确性,试验研究了EMAT中回折线圈导线长度对传感器频率特性、所激励表面波声场指向性、衰减特性的影响.采用不同长度回折线圈对人工裂纹进行检测,得到了对应的反射和透射系数,分析了导线长度和裂纹长度相互关系对缺陷定量检测的影响.试验结果表明,表面波EMAT的频率特性与回折线圈导线长度无关,但其所激励表面波的声场指向性及衰减速率与导线长度密切相关,回折线圈导线长度越大,声束辐射半张角越小,表面波衰减越慢;作为接收传感器,回折线圈导线长度越大,EMAT检测时空间分辨率越低,但接收信号信噪比越高.导线长度小于裂纹长度时,才能得到准确的反射和透射系数.     

用有限元/边界元方法计算U型管振动声辐射

利用有限元软件AN SY S和声学边界元软件SY SNO ISE对U型管道结构的受激振动与辐射声场进行分析.首先在AN SY S软件中计算结构受结点力激励时外表面的法向位移;然后提取耦合面单元网格数据及其法向位移,作为SY SNO ISE软件中的边界元模型和边界条件,计算出结构体的表面声压和外声场.通过对U型管声振模型计算分析,发现壳体厚度和耦合振动模态对于受激振动辐射声场具有一定影响.本文的研究为解决工程实际中管道振动中的噪声控制与设计优化提供了方便有效的途径.     

基于纹理分析的自适应超声影像衰减补偿

针对人体组织衰减超声波所引起的超声图像整体亮度不均匀、组织结构模糊、难以辨别问题,首次提出一种基于图像纹理分析的自适应超声衰减能量补偿技术.首先描述超声波在软组织传播时能量的衰减模型,并引入组织的声衰减系数以及深度方向衰减能量的补偿量等概念.在介绍2维共生矩阵以及1维和差直方图表示的图像纹理参数后,阐述了准确估计组织声衰减系数及合理补偿超声衰减能量的基本原理.最后,通过已知声衰减系数的仿组织超声体模和人体组织超声影像做试验验证.实验结果不仅估计出准确的组织声衰减系数,亦可得到灰度值一致的超声影像.     

The Boiler Tube Wall Thickness Quantitative Evaluation Fusing the Magnetic and Ultrasonic Technique

Wall thickness is always a key index for boiler tube inspection in power plant,in order to improve the inspection efficiency and accuracy,a new method fusing the magnetic and ultrasonic technique was proposed.The magnetic technique was used to do full inspection and locate the flaws,and the ultrasonic was employed to implement further quantitative inspection accu- rately.After comparing the precision of the polynomial,exponential and logarithmic function,the polynomial model was selected to fit the relations between the wall thickness and the peak value of magnetic signals,and the data measured by ultrasonic thickness meter was used to calibrate the model parameters online,the defect depth can be sized quickly.The experimental results demon- grate that the model used in this system has better accuracy than the statistics relation model clearly,and it is also suitable for defect evaluation real-time.Moreover,it is unnecessary to have much more experimental data for the curve fitting technology,so it has better practicability than the other methods.     

The Boiler Tube Wall Thickness Quantitative Evaluation Fusing the Magnetic and Ultrasonic Technique

Wall thickness is always a key index for boiler tube inspection in power plant, in order to improve the inspection efficiency and accuracy, a new method fusing the magnetic and ultrasonic technique was proposed. The magnetic technique was used to do full inspection and locate the flaws, and the ultrasonic was employed to implement further quantitative inspection accurately. After comparing the precision of the polynomial, exponential and logarithmic function, the polynomial model was selected to fit the relations between the wall thickness and the peak value of magnetic signals, and the data measured by ultrasonic thickness meter was used to calibrate the model parameters online, the defect depth can be sized quickly. The experimental results demonstrate that the model used in this system has better accuracy than the statistics relation model clearly, and it is also suitable for defect evaluation real-time. Moreover, it is unnecessary to have much more experimental data for the curve fitting technology, so it has better practicability than the other methods.     

电磁超声表面波辐射声场的三维有限元分析

为了得到电磁超声表面波换能器在被测试件表面和内部的辐射声场分布,采用ANSYS有限元仿真软件对电磁超声换能器辐射声场进行仿真.建立了电磁超声换能器三维有限元模型并进行了优化,给出了被测试件中感生涡流与换能器激励线圈参数的量化关系.通过电磁结构耦合的方法得到被测试件内部及表面不同方向质点的位移变化,分析了在被测试件内部的辐射声场分布,并给出了被测试件表面辐射声场的指向性规律.根据仿真模型搭建了电磁超声探伤平台,实验结果与指向角仿真结果基本吻合.实验结果表明：对电磁超声表面波辐射声场的有限元仿真,为其设计优化、实际探伤范围的确定、接收线圈放置位置,以及收发装置的安装角度提供了依据.     

简支箱梁振动噪声影响参数研究

为了研究简支箱梁结构噪声,以32 m简支箱梁为研究对象进行车桥耦合动力分析,求解轨道不平顺作用下的竖向轮轨力。以竖向轮轨力作为激励加载在简支箱梁的声场分析模型中,以简支箱梁的动力响应结果作为边界条件,利用边界元和有限元相结合的方法求解声场内声压级的频率分布特性和传播规律。主要研究了行车速度和板件厚度等因素对简支箱梁结构噪声的影响。研究表明,桥梁结构噪声的频段主要在100 Hz以下,顶板上方的噪声声压级最大;结构噪声在传播过程中存在明显的衰减特性,噪声声压级随传播距离增大而减小;车辆运行速度越大,结构噪声声压越大;箱梁刚度和顶板厚度越大噪声声压级越小;相同列车荷载作用下,单箱双室箱梁辐射出的结构噪声声压级比单箱单室箱梁更小。     

悬浮液中超声衰减检测新技术及其实现

基于声衰减原理进行水体含沙量测量的方法,需要测量声压的衰减值。本文针对悬浮液中的声衰减测量问题,作了探讨。提出了单一回波脉冲幅度法、比值法、面积比值法,并就其原理及检测中的技术问题作了论述。     

同步被动式测距法在汽车防撞系统中的应用

高速公路汽车防撞是一个具有重要意义的研究课题，而车距测量又是防撞技术的关键．本文提出一种新的同步被动式测距法，这种方法具有波束行程短、传播衰减小和抗假目标能力强等优点，以超声波作为测距波束即可满足测量车距的要求。     

固体推进剂燃速的超声波测量

为了实时测量固体推进剂燃速与燃烧室压强的关系,利用超声波数据采集卡搭建了超声波实时燃速测量系统,通过调节点火药量和密闭燃烧器容积可以调节密闭燃烧器的压强范围.经过实验得到了低压范围内的实时燃速数据以及燃速与压强的对应关系.结果表明,利用超声波燃速测量系统可以一次性获得给定压强范围内的实时燃速;燃面附近的高温层会使厚度测量值偏小,对燃速测量没有影响;在点火初期,燃面高温层建立的非稳态过程影响超声波声速;在接近试件燃尽的时刻,推进剂两个端面的回波信号产生干扰.     

干式超声清洗头空腔结构声模态特性数值模拟

为研究干式超声波清洗头空腔结构的流场和声场特性，根据干式超声清洗头的超声波发声机理设计了通过流体间流体力学相互作用发声的3 mm腔体(小腔体)结构和通过流体与声学模态共振相互作用发声的10 mm腔体(大腔体)结构，采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对所设计的方腔展开数值研究。结果表明：两结构有着相似的流场特性，相同压力条件下小腔体的流激振荡更激烈；腔体内最大流速随压力的增大而增大，最大流速的增长率随压力增大而减小，不同的腔体在相同压力条件下最大速度、最大速度的增长率相近；两种结构均能产生超声波，其超声波发声机理与腔体尺寸相关，发声机理与预测值相符。研究表明，针对干式超声波清洗头的流道结构设计并不局限于流体间流体力学相互作用发声的小腔体，大腔体同样可以产生强烈高频超声波，这为干式超声波清洗头的结构设计提供参考。     

电站锅炉声学测温中炉膛声场及热态背景噪声特性研究

以理论和实验相结合的方法,对锅炉冷态声场进行了研究;系统分析了锅炉热态噪声的产生机理和声衰减特性;把小波理论引入到炉膛声特性提取之上,从不同尺度空间获得了炉膛噪声信号的特性;并对背景噪声声压级进行了测量.研究表明:电站锅炉声学测温中,声源在锅炉冷态时形成的声场为扩散声场;热态由于声衰减作用可以近似为自由声场;不吹灰时,...     

非接触、实时测量流体声速的脉冲激光光声偏转法

本文根据流体中的脉冲激光光声效应所致的声波在传播过程中引起其传播路径上连续激光束偏转的机理提出用于非接触、实时测定流体声速的一种新方法。导出了流体中脉冲光声压力信号和光中偏转角的精确表达式,测量了不同温度下的水中的声速,对实验装置和光路布置作了讨论。