声场聚焦在数字语音驱鸟器阵列中的应用

鸟害已成为某些农作物的主要经济损失,为了提高数字语音驱鸟器驱赶害鸟的效果,本文给出了数字语音驱鸟器阵列系统设计和声音链声场聚焦实现方法,并详细说明了硬件电路的实现。阐述了声场聚焦的原理,通过调整声音链阵列加权实现了声场聚焦,达到预期效果。

数字语音驱鸟器阵列声场聚焦系统设计

鸟害已成为某些农作物的主要经济损失的来源之一,为了提高数字语音驱鸟器驱赶害鸟的效果,本文给出了数字语音驱鸟器阵列系统设计和声音链声场聚焦实现方法,并详细说明了硬件电路的实现。阐述了声场聚焦的原理,通过调整声音链阵列加权实现了声场聚焦,达到预期效果。

浅海低频垂直相控阵多模声场聚焦

为了提高低频垂直相控阵声场聚焦的环境适应性,增强环境失配情况下的声场聚焦效果,提出一种多模声场聚焦方法。该方法利用环境失配对低阶模态影响相对较小的特点,只利用前 3阶模态进行发射权系数的计算。仿真结果表明,多模声场具有较大的聚焦跨度,在环境失配情况下仍能在期望的聚焦位置实现良好的聚焦效果。进一步地,根据巴斯微扰理论计算分析了多模声场的混响特性。由于多模声场聚焦将能量集中到了掠射角较小的低阶模态中,因此比最优权系数聚焦具有更低的混响平均强度。多模聚焦对聚焦深度进行扫描可以实现目标的深度分辨,这在水下目标探测方面具有较高的应用前景。

聚焦换能器声场特性的快速检验方法

高强度聚焦超声(HIFU)已在无创肿瘤治疗方面展示出巨大的应用潜力,而换能器聚焦性能的优劣对疗效起到至关重要的作用,因此声场的精确测量成为实际应用的重要保障.由于加工工艺和安装精度的限制,聚焦换能器的实际声场和理想声场可能存在一定偏差.针对传统三维扫描测量存在速度慢和精度低的问题,提出了一种基于双平面双精度测量的聚焦换能器声场特性快速检验方法.通过沿理想z轴的高精度一维扫描确定换能器倾斜角范围,在声压极值点所在横截面内利用低精度和高精度变邻域搜索法实现最大声压点的精准定位,进一步通过焦域内双平面最大声压点构建声场的实际轴线,完成实际声场焦点的精确定位,最后基于实际焦平面内轴向与径向的高精度测量结果,计算获得焦域尺寸、旁瓣大小、分布对称性和声功率等性能参数.利用构建的声场扫描实验系统对聚焦换能器声场进行三维扫描和快速测量,结果表明在相同的测量精度(0.1 mm)下可以有效提高测量速度百倍以上,具有测量速度快、测量精度易于调节和性能分析全面等优点.方法为聚焦换能器检验提供一种高精度的快速声场测量新技术,在超声治疗仪器的检验中具有重要的指导意义与应用价值.

基于相位聚焦的驻波声场悬浮与运输方法研究

高频驻波声场中声波入射波与反射波非线性叠加作用下会产生声辐射力,从而实现微小物体的悬浮.使用幅值调制或频率调制改变悬浮位置存在空间上限制,且运输平稳性较差.在换能器阵列形成声场中,使用相位调制可以实现定点聚焦与物体平稳运输.基于超声驻波悬浮原理,详细分析了单驻波、平面驻波、空间驻波声场声压、相位分布情况,并基于聚焦原理使用相位调制的方法实现对声场的定点聚焦、聚苯乙烯小球悬浮与运输.结果表明:单驻波声场可通过双向相位调制方法实现小球稳定运输;在横向相位差为π的情况下使用PLL多时钟信号可实现多方向、不同速度的同时运输;空间阵列驻波声场通过定点聚焦声压提高了83%,且通过连续改变焦点位置实现了小球直线运输.

超声聚焦探头在固体中辐射声场的动态光弹测量方法

超声聚焦探头在声场聚焦区域具有很高的检测灵敏度和分辨力,是工业超声检测中常用的探头。聚焦探头在固体中的聚焦特性直接影响检测效果,其传统测量方法通过水中聚焦参数间接换算而来,结果存在一定的误差。动态光弹法可以直接观测透明固体中的探头辐射声场,具有直观、无反射体或水听器的浸入影响、全场观测等特征。进一步采用圆偏振光并结合Senarmont补偿法,可精确测量透明固体中探头辐射声场的绝对应力分布,给出聚焦探头在固体中的聚焦参数,包括焦距、焦柱长度和焦斑宽度。实验测量结果与有限元仿真计算及小球反射法测量结果吻合较好,表明了动态光弹法定量测量聚焦探头辐射声场的可行性。

水下冲击波聚焦声场非线性建模与分析

通过聚焦可大幅提高水下冲击波声场的声压级。由于水下冲击波聚焦声场声压级高、瞬时性强,因此观察和测量难度较大,对测量设备的灵敏度要求较高。概述了水下冲击波的产生及聚焦原理,利用压力传感器实测了冲击波聚焦波形,采用有限元分析软件ANSYS建立了水下冲击波聚焦声场的有限元模型,仿真了水下冲击波聚焦声波的非线性传播过程和声场分布,对比分析了仿真结果与压力传感器实测波形、高速摄影机实拍的冲击波聚焦声场纹影图的相符性,仿真得出水下冲击波聚焦声场峰值压力的变化规律。仿真结果与实验测量、高速摄影实拍图高度吻合,说明仿真模型的正确性及利用ANSYS研究水下冲击波聚焦声场的可行性、有效性。

水下等离子体声源聚焦声场分布特性研究

研究了水下等离子体声源的工作原理和聚焦原理,研制了小功率的实验装置,并进行了聚焦声场实验测量,从声轴和焦平面2个方向研究了声脉冲峰值压力与声场位置之间的关系,得出了聚焦声场的分布特性。研究结果初步验证了水下等离子体声源的优越性,为进一步改进这种声源,以将其应用于100km以上超远程水下通信系统打下良好的基础。

聚焦声场中非线性声参量B/A的测量

聚焦声场中非线性声参量Ｂ／Ａ的测量章东陈曦龚秀芬（南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京·２１００９３）１引言众所周知，有限振幅声波在媒质中传播时会发生一系列的非线性现象，如波形畸变、谐波滋生及声饱和等，这些非线性现象可以用非线性参量Ｂ／Ａ来描...

凹球面聚焦脉冲声场特征的分析

本文利用传递函数的概念导出了凹球面聚焦脉冲声场的简洁表达式 。

圆环形聚焦声场的构建与调控

提出了一种由径向振动模式的圆环形压电换能器晶片组成的圆柱形阵列换能器结构,依据阵元激励信号的相位调控机理,推导了圆环形聚焦声场的调控公式,在三维空间中构建了圆环形聚焦声场,实现了对其聚焦区域大小、聚焦圆环半径以及轴向位置移动的调控.理论分析和仿真研究表明,所提出的圆柱形阵列换能器实现了对圆环形聚焦声场的调控.为检测超声、功率超声、医学超声等应用领域提供了一种可实现的新型圆环形可调控聚焦声场.

圆台形超声相控阵列在管材检测中的聚焦声场

针对一种新型的用于钢管横向缺陷检测的圆台形超声相控阵列,提出了计算管内一次波位移场的模型。设计了三维情况下,圆柱界面存在时的时间延迟法则,并在高频近似下,利用瑞利积分法结合稳相法,研究和计算了管材横截面以及纵剖面上的二维声场分布特性。最后详细讨论了圆台形相控阵列中心夹角、阵元宽度及动态阵元数等参数对管材中聚集声场的影响。结果表明,这种模型以及计算方法可以有效地分析圆台形阵列在钢管内的辐射位移场特性,为实际制作这种圆台形阵列提供理论指导。

B型超声诊断仪凸面相控阵探头聚焦声场的计算

本文对B型超声诊断仪中已广泛使用的凸面相控阵探头的聚焦声场给出了表达式,并分别对B型超声诊断仪中经常使用的两种工作频率3.5MHz和7.5MHz的聚焦声场进行了数值计算,找出了比较理想的聚焦范围和波束宽度。 数值计算同时也给出了工作频率、弧阵孔径以及阵元高度对聚焦范围和波束宽度的影响。

基于热释电传感器的聚焦超声场声功率测量方法研究

为实现聚焦声场声功率的快速、精确测量,提出了基于PVDF热释电传感器的声功率测量方法。首先,基于热释电传感器声功率测量的原理建立了有限元模型,并围绕超声功率测量的影响因素开展了仿真分析;其次,搭建测试系统开展了声功率测量的方法研究。研究表明,该测量方法在声场焦区域和非声场焦区域都可以进行测量,且输出信号与辐射声功率呈线性关系,测量误差最大为8.2%,符合声学计量要求。通过实验与仿真对比分析,结果验证了该方法的可靠性和准确性。

数据驱动声场信息处理与控制

海洋水声环境复杂性、多变性及其模型参数获取限制需要直接从实验数据中估计参数、评估模型。在水声物理框架下,利用信道物理规律、特性,基于数据估计/提取模型参数或模型(模型函数),实现声场信息处理和控制具有学术价值和应用意义。本文综述波导不变量、格林函数提取和单边声场聚焦三种数据驱动声场信息处理与控制方法近年国内外相关研究进展。

凹面线性相控阵聚焦与扫描成像

研究了凹面线性相控阵聚焦声场的聚焦特性与扫描成像处理,首先对凹面线性相控阵聚焦声场进行了深入的分析,对凹面线阵聚焦中变迹处理、阵元间距及f数等参数对相控阵瞬态声场聚焦特性的影响进行了分析和讨论;然后,分析了相控阵聚焦声场在散射物体上产生的散射声场特性,得到了利用凹面线性相控阵进行线性查扫的B扫图像,在此基础上,利用凹面线性相控阵辐射声场在非均匀体上的散射声场进行了扫描成像研究和处理,针对实际管材质量的相控阵检测问题,得到了管材纵波扫描整个区域的检测图像。

相控阵高强度聚焦超声高阵元驱动效率相位独立控制方法

针对如何简化上百阵元高强度聚焦超声相控阵控制模块的问题,本文提出高阵元驱动效率的相位独立控制方法。利用该方法计算了一种256阵元中心开孔球面相控阵的聚焦声场,并与传统的幅度相位综合控制方法进行了分析和比较。计算和实验结果表明该方法在简化相控阵驱动控制模块、提高阵元驱动效率的同时,可以有效实现相控阵的空间三维单焦点聚焦。由于阵元驱动控制的简化而引起的焦域能量偏差,可以通过适当调整相控阵输入总声功率进行有效的补偿。

不同激励聚焦声源的焦斑特性比较(英文)

数值计算了在连续波、衰减波以及脉冲波等不同激励方式下凹球辐射面的聚焦声场 ,在此基础上 ,对不同激励源的焦斑特性进行了分析比较 ,对影响焦斑特性变化的因素进行了分析研究 .计算结果表明 ,在碎石机的常用工作条件下 ,当脉冲波的主频与连续波频率相近时 ,其焦斑的尺寸大约是同样条件下连续波焦斑的二分之一 .同时还数值研究了脉冲压力波沿声轴和焦平面上的变化趋势 ,在幅度下降 6dB的焦斑内没有观察到波形的明显变化 .此外 ,对凹球面辐射和凹球带辐射的不同情况 ,比较了焦斑的宽度和压力包络的变化 .

20MHz超声聚焦换能器的设计及其应用

为提高工业超声显微镜的成像分辨率,需要用高灵敏度的超声聚焦换能器。本文对研制的聚焦换能器的等效电路进行了理论分析,利用Matlab软件,数值模拟了聚焦换能器沿轴线方向辐射的脉冲聚焦声场,讨论了聚焦换能器的脉冲声场特性。采用特殊工艺研制压电晶片,用环氧树脂和钨粉的混合物作背衬,由此研制的主频为20MHz宽带窄脉冲有源自聚焦换能器,在实际检测中回波仅有一个波形,缺陷的成像分辨率达0.4mm。