基于超声相控技术的船舶吃水测量方法

为了解决内河船舶因超吃水引起的通航阻塞以及船舶安全问题,提出一种基于超声相控技术的船舶吃水测量方法。以超声相控技术为理论基础,通过控制一维线型超声相控阵列换能器发射聚焦声波,实现对目标船舶的相控扫描,获取各扫描点的回波信号;利用匹配滤波算法对回波信号进行滤波,改善信噪比;利用阈值法提取回波信号的时延;利用渡越时间法,计算出扫描点到各发射振元中心的距离,利用双曲交汇法计算出扫描点的空间坐标;分析回波信号幅值和扫描点位置坐标即可得到船舶吃水深度。为验证方法的可靠性,搭建了小比尺船模吃水测量实验系统,分析了110~140 mm不同吃水深度下的实验结果,计算了实际吃水与测量吃水间的相对误差。实验结果表明,使用匹配滤波法处理后的回波信号信噪比从15.26 dB提高至36.39 dB,实验时,最大相对误差出现在船舶实际吃水130 mm时,绝对误差为2.3 mm,相对误差为1.7%。

有机聚硅氮烷先驱体陶瓷涂层的耐高温氯腐蚀性能

在TP347不锈钢片表面制备了有机聚硅氮烷先驱体陶瓷涂层,对有无涂层试样分别进行高温HCl气体和KCl堆盐腐蚀试验,并采用增重法对试样的腐蚀质量增加曲线进行分析。结果表明:制得的涂层表面均匀致密,与基体紧密连接;在500,525,550℃HCl气体中,涂层试样的腐蚀速率较空白试样的均有所降低;在KCl堆盐中,无涂层试样的质量随时间的延长呈先增加后减小的趋势,涂层试样的耐蚀性较好,且在500℃下基体内部未检测到Cl元素,在550℃下基体内部Cl含量较高,表明Cl-逐渐向试样内部扩散;服役温度在涂层玻璃粉软化温度以下时,涂层可有效阻隔Cl-扩散至基体内部,提高涂层的保护性能。

高强度聚焦超声作用下的组织焦域能量分析及实验验证

为研究发生空化前高强度聚焦超声(HIFU)作用的最佳治疗模式,从声场和热场的仿真计算和新鲜离体牛肝实验验证出发,根据声能转化成热能的原理,分析了组织焦域温度上升造成组织损伤的变化过程;建立了与温度相关的组织损伤预测模型;计算了形成1 mm宽度的生物学焦域所吸收的能量;并在75、100、125、150 W这4种声功率下,按照350 J能量,共进行了24组新鲜离体牛肝组织的实验,验证该能量强度形成的生物学焦域尺寸。结果表明,经组织衰减后生物学焦域吸收的超声能量为350 J时,在新鲜离体牛肝组织中形成的生物学焦域宽度为(1.1±0.1)mm;当换能器物理学焦域的长短轴之比在4~10之间变动时,吸收350 J形成的生物学焦域宽度保持在(1.0±0.2)mm。在充分除气的均匀介质牛肝中,当换能器的物理学焦域长短轴比在4~10之间时,吸收350 J能量,声功率100~150 W是形成(1.0±0.2)mm宽度的生物学焦域的最佳治疗模式。