阻抗边界附近粘弹性球壳的动态声辐射力

当入射声波包含多个不同的频率分量时,物体受到的声辐射力会含有随时间变化的动态分量,称为动态声辐射力.动态声辐射力在医学成像、物质参数反演等领域得到了越发广泛的应用.利用镜像原理,从理论上推导了双频率声波作用在阻抗边界附近的粘弹性球壳上时产生的动态声辐射力,并以合成树脂球壳为例进行计算.结果显示:与稳态声辐射力相比,动态声辐射力在峰值处会出现劈裂现象,且劈裂后两峰的间距恰好等于两个无量纲频率之差,因而当两频率十分相近时可以将其近似为稳态声辐射力;增加边界声压反射系数可以明显提升动态声辐射力的峰值,而球壳与边界距离的变化则会使动态声辐射力出现周期性变化,且其变化周期刚好为半波长.当球壳相对较薄时,由于空气的声阻抗远小于水,充气球壳的动态声辐射力会远强于充水球壳.本文的计算结果预期可以为边界附近利用动态声辐射力进行声操控提供理论基础.

水下目标辐射噪声时间序列的非线性降噪处理

噪声是信号检测和目标识别的障碍．对水下目标辐射噪声降噪，过去常用线性的方法来对信号进行滤波。对于线性系统产生的信号，用线性滤波方法可以达到较好的效果但对非线性系统产生的信号或受非线性因素影响较大的信号，用线性滤波万法不能很好地滤除噪声，已经证明，水下目标辐射噪声信号中具有明显的非线性成分。因此，本文提出运用非线性方法对水下目标辐射噪声时间序列进行降噪处理。通过降噪前后重构吸引子、关联积分曲线斜率及信噪比的比较，表明该方法对去除水下目标辐射噪声时间序列中的噪声干扰十分有效。

谐振管形状对热声发动机内非线性声场的影响

研究了谐振管一端受活塞声源激励,另一端刚性封闭条件下,管道形状对热声发动机谐振管内部非线性声场的影响。基于流体力学基本方程建立了渐变截面谐振管内一维非线性声场的模型,考虑了黏性耗散及非线性效应的影响。利用伽辽金法数值求解了该模型的速度势方程,分析了谐振管形状、活塞振动速度及激励频率对管内声场的影响。将双曲形、指数形、锥形、正弦形等四种变截面谐振管内的非线性声场与圆柱形直管的情况进行了比较。结果反映了谐振管内声场的压力波动受活塞振动速度及谐振管形状的影响;显示了当活塞振动幅度较大时,谐振管内出现的波形畸变、频率曲线偏移、共振频率滞后等非线性现象;揭示了变截面谐振管在抑制管内的高阶谐波及提高压比等方面的优越性。

Rijke热声振荡的非线性效应

本文研究了Rjike管热声振荡的非线性效应，指出了引起非线性效应的两个因素，即热声相互作用的非线性和声波在管子末端的非线性辐射声阻,并通过计算声波振幅的增长率和实验分析声波的频谱，发现非线性效应限制了管内声波振幅的增长，并且导致了二次及高阶谐波的产生。

超声变幅杆设计方法研究

超声变幅杆是超声振动系统中一个重要的组成部分,经常在高声强超声中应用。从声学角度出发,对超声变幅杆有许多种设计方法。本文在综合有关文献的基础上,阐述了常用的设计变幅杆的方法,如传统的设计方法,等效电路法,替代法(机械阻抗相等法),传输矩阵法,有限元法,表观弹性法等等。文中比较了这些设计方法的特点,提出了应用相应方法时应该注意的问题。为了能进一步简化设计,方便记忆,文中提出了用设计方法本身统一各单级变幅杆各性能参数的表达式等今后需要研究的问题。

液体表面低频声波的非线性声光效应

实现了液体表面上低频声波的光衍射 ,得到了稳定的、具有高阶衍射的高反衬衍射图样 理论上首次考虑到表面声波中的高次谐波 ,得到了相应的非线性条件下衍射强度分布的解析表达式 ,并将这种非线性理论与实验结果进行对比 对比结果表明 。

利用直接激发Rayleigh表面波的方法测量材料的声学非线性系数

提出了利用直接激发Rayleigh表面波的方法测量材料的声学非线性系数。采用专门的信号源,将压电传感器安装在试件边缘直接激发Rayleigh表面波,利用激光干涉仪测量系统采集试件表面的Rayleigh波信号。对采集到的Rayleigh波信号进行FFT变换,得到Rayleigh波信号中所包含的基频和高频成分,并据此进一步确定材料的声学非线性系数。对铝合金材料AA2024和AA6061的试验测量与分析结果表明,这种利用将压电传感器直接安装在试件边缘激发Rayleigh表面波的方法能够有效、准确地测量材料的声学非线性系数,可以为材料和结构早期力学性能退化的无损检测和评价提供一种有效的途径。

岩石等非线性介观弹性固体材料的谐波特性的超声研究

岩石、混凝土等非线性介观弹性固体材料显示出与经典的非线性声学不同的非经典非线性声学现象,比如滞后现象、离散记忆等。本文实验研究了超声波在岩石材料中产生的基波、二次、三次谐波随声源幅度的依赖关系,研究了岩石的超声衰减,与金属材料的进行了对比;并且将浸水后的混凝土与浸水前的混凝土的超声谐波特性进行了对比,对此实验现象作出了定性的解释。此研究有利于岩石等非线性介观弹性固体材料的无损检测的研究。

非线性驻波现象的数值模拟与实验结果的比较

强非线性驻波实验研究发现很多重要的物理现象，如高次谐波成倍增长、饱和、分岔和混沌等。采用Euler方程和MacCormack四阶精度差分方法，成功地数值模拟了非线性驻波高次谐波成倍增长和饱和现象，并与相应的实验结果作了详细比较，符合很好。

驻波管中的颗粒悬浮现象及其分析

竖直放置的驻波管在共振频率下 ,位于其管底的微小颗粒群会在一定声压级下产生悬浮现象 ,即腾空而起 ,悬浮在波幅波节平面 .本文对该现象进行了实验研究 ,并在以往声流和声辐射压理论的基础上对这一现象进行了进一步的理论分析 .对该现象的认识将有利于进一步认识强声波对颗粒的作用 ,在粉尘。

各向同性固体界面非线性反射的实验研究

实验测量了SV波入射到玻璃-空气，玻璃-铁、铜、铝界面上时反射的二次谐波SV波，研究了非线性反射效率与入射角以及材料的线性和非线性特性的关系，发现在某些入射角下，反射的二次谐波会有较大的振幅，报道了实验结果并和理论进行了比较。

有内共振时的扬声器分谐波和混沌

研究了当轴对称模态由驱动力共振激发,并且轴对称模态和非轴对称模态存在2:1内共振时的扬声器辐射体薄壳的分谐波和昆沌。采用多尺度法分析了非线性模态方程的稳态解及其稳定性,由此进一步确定了驱动频率和驱动力平面上的分岔集。给出了所考虑情形下扬声器分谐波的阈值电压公式,该阈值电压低于无内共振时的阈值电压。除出现非轴对称模态的1/2分谐波振动外,2个模态的振幅经Hopf分岔后作极限环运动,并经倍周期分岔进入混沌运动。混沌出现是由于2个模态间能量的强烈交换。理论结果和实验结果基本吻合,该一致性表明了所建扬声器非线性薄壳模型的正确性。

304奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的非线性超声表征

利用非线性超声检测技术并辅助于XRD与微观组织分析,探讨了在650℃经过2,6,10h敏化处理的304奥氏体不锈钢样品非线性超声特征参数的变化规律。结果表明:随着敏化时间的延长,归一化非线性系数单调增大;相比于固溶试样,经2,6,10h敏化处理后样品的归一化非线性系数分别增加28%,32%,43%,意味着以非线性系数表征304不锈钢的敏化度是可行的。分析认为:晶界析出碳化物(Cr23C6)与奥氏体基体产生的错配引发了局部应变场,干扰了超声波的传播;此外,随敏化时间延长,析出相的增加进一步加剧了超声波的畸变。

用二维傅里叶变换识别兰姆波模式的研究

本文用二维傅里叶变换信号处理进行了兰姆波模式分析。通过理论计算与实验结果的比较表明 ,二维傅里叶变换技术能有效地分析识别兰姆波模式。实验中 ,采用直探头与可变角探头作为超声波换能器做了接收宽带兰姆波信号的对比。

锥形渐变截面驻波管及其极高纯净驻波场的实验研究

锥形渐变截面驻波管是用锥形管代替突变截面驻波管突变截面部分的驻波管。为对比研究锥形渐变截面驻波管与突变截面驻波管的声学及其极高纯净驻波场性质,首先借助传递矩阵,对锥形渐变截面驻波管的声学性质进行了实验研究。研究表明,与突变截面驻波管一样,锥形渐变截面驻波管也属于失谐驻波管。利用其失谐性,在一阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管获得了181dB的极高纯净驻波场。在对锥形渐变截面驻波管和等长的突变截面驻波管的驻波饱和性质进行对比实验研究后发现,在一阶共振频率下,锥形渐变截面驻波管不仅能很好地抑制管内驻波场高次谐波的增长,而且能有效地降低管内驻波场的能量损耗,在相同扬声器激励电压下获得声压级更高的大振幅纯净驻波场。实验研究还发现,在三阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管的大振幅驻波场三次谐波频率接近声压级传递函数谷值对应的声源端七阶阻抗共振频率,三次谐波随基波快速增长并表现出趋于二次谐波的饱和性质。

脉冲反转和小波变换在非线性超声检测中的应用

为提高非线性超声检测技术的准确性和鲁棒性,文中将脉冲反转技术和信号小波系数相关性滤波算法结合用于处理非线性超声检测信号。利用脉冲反转技术抑制实验仪器产生的奇数次谐波信号,再根据信号小波系数相关性算法滤除噪声。实验结果表明:上述信号处理方法能有效提取频率纯净的二次谐波,提高了超声非线性系数表征试件粘接强度的能力。

非线性声参量B/A的参量阵成象

非线性声参量B／A描述了有限振幅声波在媒质中传播的非线性特性，有可能成为生物组织定征的一个新参量，有重要的应用前景。本文在声与声相互作用的理论基础上，研究了参量阵的非线性声参量成象，用滤波边投影算法对无损及损耗样品模型进行了计算机模拟成象，在成象过程中讨论了声波衰减对重建象的影响，并提出了衰减修正办法。

含气泡液体的非线性参数和气泡浓度

本文对含气泡液体的非线性参数与气泡浓度的相互关系进行了实验测量，测量结果与理论预期一致。

不可溶混合液体的非线性声参量

本文设不可溶流体的混合液的总体积为各组份体积之和,直接求导并计及各组份体积比随压力的变化,得到混合液等效非线性声参量(B/A)_ef与各组份体积比xi,它们的(B/A);及绝热压缩系数β_i的关系,并作了实验验证,实验与理论符合较好。