基于计算机视觉和声学响应信息融合的鸡蛋裂纹检测

为了提高对鸡蛋裂纹识别的准确性,建立利用计算机视觉和声学响应信息融合技术检测鸡蛋裂纹的系统,首先采集和分析鸡蛋被敲击后的声音信号,提取了4个特征频率、偏斜度平均值和崤度平均值共6个特征参数,作为人工神经网络的输入量,创建了结构为6-15-1的3层BP神经网络模型判别鸡蛋裂纹。其次,利用计算机视觉系统获取鸡蛋表面图像,提取了区域面积、圆形度、区域长径、短径和长短径之比共5个特征参数,作为BP人工神经网络的输入量,创建了结构为5-10-1的3层BP神经网络模型识别鸡蛋裂纹。最后,根据计算机视觉与声学响应技术检测鸡蛋裂纹结果的差异,融合二者的信息进行最终判断。结果表明:单独利用声学响应技术对裂纹鸡蛋判别准确率达92%,计算机视觉对裂纹鸡蛋的判别准确率只有68%。而将2种技术进行信息融合,对裂纹鸡蛋判别准确率可达98%,优于单一技术,能够发挥计算机视觉技术和声学技术检测的优势,充分保证鸡蛋的质量和安全。

沉积物中天然气水合物微观分布模式及其声学响应特征

天然气水合物(以下简称水合物)的微观分布与其形成条件、流体运移通道等密切相关,对天然气水合物资源勘探与评价具有重要意义。为了解水合物在固结沉积物和松散沉积物中的微观分布及其声学响应特征,采用超声和时域反射联合探测技术实时测量了沉积物中水合物生成、分解过程中声速等参数的变化情况。结果表明,在固结沉积物中,水合物先在孔隙流体中形成,随后逐渐向骨架靠拢,当饱和度大于30%后水合物开始胶结沉积物颗粒生成,这种胶结模式会圈闭部分孔隙流体,使之因得不到气源的补充而难以形成水合物,因此固结沉积物中水合物饱和度最终为65.5%左右;在松散沉积物中,少量的水合物(饱和度1%左右)胶结沉积物颗粒生成,当饱和度大于1%后水合物开始在孔隙流体中以悬浮状形态生成,由于水合物与沉积物颗粒间尚有流体运移通道,水合物能进一步生成,最终几乎完全充填沉积物孔隙。不同的水合物微观分布特征对沉积物的声速具有不同影响:水合物在孔隙流体中生成时,10%饱和度的水合物对固结沉积物的声速影响不明显;当水合物胶结沉积物颗粒生成时,约1%饱和度的水合物可使松散沉积物的纵波速度增长200～300m/s。

基于声学响应和BP神经网络检测鸡蛋裂纹

为了提高鸡蛋裂纹检测的准确性,建立了声学敲击检测鸡蛋裂纹的装置,采集和分析鸡蛋被敲击后的声音信号。提取了4个特征频率、偏斜度平均值和峰度平均值共6个特征参数,并作为神经网络的输入量,创建了基于MATLAB的结构为6-15-2的3层BP神经网络模型判别鸡蛋裂纹。检测结果显示:对蛋壳受各种程度破坏后的鸡蛋判别精度可达92%以上,对蛋壳完整的鸡蛋判别精度达到96%,对鸡蛋总体的判别精度可达94%。

轮轨激励下高速列车头车乘客室室内的声学响应研究

建立了某高速列车头车-轨道的耦合动力学仿真模型、车身的有限元模型、乘客室的声学边界元模型,计算出了由轨道不平顺引起的乘客室内的噪声分布状况,得出了如下结论:当列车运行速度为200 km/h时,乘客室内的A声级在61.9 dBA^69.6 dBA之间变化;乘客室内A声级较大的场点在40 Hz、200 Hz频率处的声压级较大;要降低乘客室内的噪声,必须对总声级起决定作用的频率段(40 Hz、200 Hz)采取措施。针对40 Hz的低频噪声,最好修改乘客室的底部结构或采取减振措施,以减少底板的振动幅度;针对200 Hz的中频噪声,则宜在声学贡献最大的面板上采取阻尼降噪措施。

基于有限元分析和集中参数模型微血管与超声微泡声学响应的模拟

背景:研究特定超声激励下微血管与内部单个微泡间的非线性声学响应,对于最大化超声能量的沉积,促进定量成像算法的发展,揭示损害机制或评价靶向治疗的效果,克服传统方法主要适用于大尺寸血管的局限性、测量微血管弹性意义重大。目的:构建微血管中超声微泡模型,揭示超声、微泡与血管、血流间的内在机制。方法:基于有限元分析和集中参数模型,在Comsol Multiphysics 3.5a平台上进行微血管中超声微泡三维模型构建和模拟仿真。结果与结论:(1)微泡径向运动因受近处血管壁面限制,移动速度较轴向小;而血管壁因与微泡振动耦合,近微泡的中心处位移和应力最大;(2)相同声压下,激励频率增加会减弱微血管的缩放且更快趋于稳定;在相同频率下,激励声压越大血管运动越强烈,振动传播产生的局部效应更持久;(3)微泡振动幅度随微血管壁杨氏模量的增加而降低,近似线性反比关系;振动频率则随血管壁杨氏模量的增加而增加;(4)结果表明,微血管尺寸越小,对微泡振动频率和幅值的限制越强烈,超声激励频率的增大会使微泡振动频率增大、幅值减小;声压对微泡和血管振动的影响则相反。此外,研究首次发现,血管壁弹性与微泡振动幅度呈近似线性正相关,说明利用微泡测定血管壁弹性是可能的。

基于波函数法的样条边界声学域中频响应

基于波函数法(WBM)和B样条理论,提出将波函数法引入到含有B样条曲线边界的声腔中进行声学预测的方法,以2种数值积分方法实现.通过改变样条曲线的控制参数,得到2个不同的分析声学域,分别运用波函数法和不同单元尺度的有限元法对该声学域进行计算.对比2种方法下声学域的声压分布、参考点的频率响应以及2种方法的收敛情况.结果表明:采用该方法能够有效地将波函数法应用于含样条边界的声学域中,更加便捷地实现变参数建模.运用波函数法对中频声学响应进行计算分析,具有更高的精度和效率.Gauss积分与Newton积分法的对比,表明了Gauss积分法在该类边界计算中的快收敛与稳健性.

数值模拟气液针栓式火箭发动机喷雾燃烧对声学激励的响应

为研究气液针栓式火箭发动机的声学振荡特性并为其优化设计提供指导,加工了具有矩形燃烧室的LOX/GCH_(4)针栓式发动机,采用Euler-Lagrange方法仿真横向速度扰动产生的声学响应,以期在热试前了解声学激励频率对非稳态喷雾燃烧过程的影响。仿真结果表明,采用的横向速度扰动能在燃烧室内产生同频率的一阶横向声学振荡响应。喷雾燃烧对声学激励的响应强弱受扰动频率与燃烧室一阶横向振荡模态固有频率的相对大小影响较大。当扰动频率与该固有频率相等时,压力和燃烧释热随速度扰动出现同相振荡,压力振荡幅值显著增高导致燃烧室前半段的喷雾和火焰同步摆动;同时,燃烧室内存在扩散燃烧变为预混燃烧的趋势,甲烷在更短的距离内燃烧完全且燃烧室温度趋于均匀。

基于声学脉冲响应的室内建图算法研究

由于室内环境下噪声及混响干扰造成声学脉冲响应(Acoustic Impulse Response,AIR)的波达时间(Time of Arrival,TOA)模糊,导致现有室内空间几何建图技术存在计算复杂等缺点,提出一种基于AIR可信度判断与霍夫变换结合的定位和建图一步完成的方法。该方法基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)迭代估计声源位置并计算准确的TOA,随后基于声收发设备与一阶反射TOA关于反射面的椭圆约束关系,结合可信度判断与霍夫变换,筛选可信低阶TOA以实现室内反射面的二维位置估计。蒙特卡洛仿真结果表明,在混响时间T60为0.1347 s、AIR误差标准差为22.7×10^-3 ms、大小为10 m×8 m×4 m复杂室内环境下,墙面定位平均距离误差为10.1 cm,平均角度误差为2.7958°。在大小为5.26 m×3.5 m×3.35 m的真实房间中,该方法可以实现声源与墙体位置的同时定位,完成规则盒型房间的二维地图重构,且墙面定位平均距离误差为2.6 cm,平均角度误差为2.17°。

南海沉积物中天然气水合物饱和度与声学特性的关系

中国南海蕴藏丰富的天然气水合物（气水合物）资源，研究其赋存区沉积物中气水合物的声学响应特征，对南海气水合物的调查和资源估算具有重要意义。利用新型弯曲元探测技术和套管型时域反射技术（TDR），采用模拟实验手段研究了南海神狐海域沉积物中气水合物形成的声学响应特征，发现在气水合物饱和度（Sn）为0～14％时，声波信号随气水合物形成而逐渐减弱，而当Sn〉14％后．声波信号渐渐增强；气水合物形成过程中，纵、横波速度（vp、vs）随Sb的增加而增大，且轧在Sn〉14％后增长速度加快。这些现象表明，气水合物在南海沉积物中可能先在孔隙流体中以微粒子的状态生成，对声波造成了较大的散射衰减，导致声波信号变弱，但对剪切模量的贡献不明显；当Sb高于14％后，微粒子数量的增多使气水合物聚集，并与沉积物颗粒接触，从而加快了73，的增长。

基于动态响应分析的汽车车身NVH性能优化控制

以控制车身结构低频NVH特性为目标,进行了某轿车车身NVH特性的动态分析及其优化控制.建立了含门窗的整车结构模型、车内声场模型以及结构-声场耦合模型,采用声固耦合有限元法计算了耦合系统在发动机和路面激励下的车内声学动态响应.建立了车身面板声学贡献分析模型,研究了共振峰值下车身面板对车内声学环境的影响度.定义影响显著的车身面板为优化域,以车身板件动力响应最小为目标函数进行了车身结构低频NVH特性动态优化设计,并对设计的效果进行了计算评价.结果表明,结构优化设计后,车内声压响应得到明显改善,共振转速下测点的总声级降低了约3～10 dB（A）.

基于有限元法和边界元法的轻量化车身声学分析

应用计算机辅助工程分析技术对一更换材料和板厚的轻量化七座客车进行声学分析.在计算声压响应时,应用有限元法进行了车身结构的频率响应分析,将计算所得的结构壁板速度响应作为内部声腔的边界条件,采用边界元法计算乘员室内部的声响应.由于整车结构优化的复杂性和汽车轻量化的要求,只对高出原结构声压响应的声压峰值进行了壁板贡献度分析,确定了贡献度最大的板,使后续的结构优化更有针对性.

基于支持向量机响应面的车身部件声特性优化

针对车身部件声学特性优化中计算设计灵敏度复杂和传统响应面法准确度较低的问题,提出用支持向量回归机方法构造响应面.支持向量机根据结构风险最小原理,具有小样本学习性能.本文用最小二乘支持向量机(LS-SVM)构造汽车地板部件的模态频率、域点声压的响应面,对其优化找到最优点.结果表明:与最小二乘法相比,支持向量机构造的响应面更接近仿真试验,优化结果与实际最优解更为接近.

应用CAE技术进行汽车乘员室声学分析与优化

近年来,由于具有节省成本和开发时间的优点,采用计算机仿真技术对结构进行振动和噪声分析已经越来越受到工业界的重视。应用有限元法和边界元法相结合的技术对汽车乘员室进行噪声分析可以大大减少计算时间,并能保证计算精度。具体地,计算声压响应时,首先应用有限元法进行车身结构的频率响应分析,然后将计算所得的结构壁板速度响应作为内部声腔的边界条件,采用边界元法计算乘员室内部的声响应。最后对声压峰值处的结构进行壁板贡献度分析,并对贡献度最大的板件进行阻尼处理,有效地降低乘员耳部的声压响应峰值。

复合材料太阳翼基板声学疲劳特性研究

研究航天器在声激励下的疲劳行为及其演变规律,对证航天器的运行安全。针对碳纤维蒙皮-铝蜂窝的太阳翼基板声致疲劳问题,使用耦合FE/BEM方法,建立航天器太阳翼基板的数值分析模型,以声学试验结果为依据,对仿真模型进行验证。噪声激励持续作用60 s后,损伤率分布呈沿结构长轴对称状态,疲劳危险点处最大损伤率D=0.0232,太阳翼基板未出现疲劳破坏,最短疲劳寿命T=2.58×103s。太阳翼基板中心区域为结构设计薄弱处,该区域在多阶模态下的应力水平较高,疲劳寿命较短,极易导致疲劳破坏。

非线性助听器选配算法声学特性研究与仿真

虽然非线性助听器选配算法相继被提出,但对各选配算法的研究并不充分。对常用的NAL-NL1和DSL[i/o]5.0等选配算法进行了研究与仿真。首先研究了各选配算法的设计原则,并仿真分析了在各种典型听力图下,各算法所给出的声学响应特性(增益、拐点、压缩比、各频段的强调程度等),计算了客观的评价指标(响度、语音清晰度等)。实验证实,NAL-NL1的原则是对语言的所有频率带整体进行响度均衡化,并且最大化语言清晰度,NAL系列算法均与此类似,而DSL[i/o]5.0的原则是响度正常化。对同样的听力图,由于设计原则与理念的不同,各算法给出了不同的响应特性,在响度和语音清晰度上也有所差异,讨论了设计原则对响应特性的影响及其对应关系。还对非线性助听器选配算法的研究现状和未来发展方向进行了一定的探讨。

利用计算机仿真技术进行汽车声学特性分析

运用CAE技术对一卡车乘员室进行模态和噪声分析,发现声压响应峰值所对应的频率,使后期的结构优化更有针对性.具体计算声压响应时,首先应用有限元法计算车身结构在路面激励下的频率响应,然后将计算所得的结构壁板速度响应作为内部声腔的边界条件,并采用边界元法计算了乘员室内驾驶员耳部的声压响应.

翼柱型与环向开槽型燃烧室声学特性对比

为了解决大长径比固体火箭发动机研制中出现的声不稳定问题,本文对典型翼柱装药和环向开槽装药发动机燃烧室进行了声模态和声学响应分析。通过时-频联合分析的方法,得出了2种结构燃烧室随燃面退移的声频变化规律和关键位置的声学响应特性变化规律。研究表明:翼柱型和环向开槽型发动机的前2阶声频随工作时间先减小再增大;燃烧室内的特征结构对声频有明显影响;在发动机头部,环向开槽型发动机的1阶声振幅是翼柱型发动机的34.5%。在声基频下,环向开槽型发动机声学稳定性较翼柱型发动机更高。

厅堂声学计算机模型的应用(英)

此处所介绍的厅堂声学计算机模型计算了房间和多功能厅的声学响应。这个模型是以房厅的三维表示为基础的。每个墙面都赋予一个吸声系数，并且分成更小的单元。首先计算了单元间影响系数所组成的矩阵。对于给定的声源，可以计算每个单元收到的能量，并由此定出房厅内任一点的声级，这样又能够算出（ａ）随距离变化的衰减，（ｂ）在任一平面上的声照度，和（ｃ）任一点所收到声能的接收指向性．可以算出房厅内任一被选定点的回波图，作为接收器所在地接收指向性随时间的演变；这么一个特点使得有可能核对目视图象和声图象之间的可能不符。这个软件能够设法任意修改房间的形状，以最优化房间的声学特征．本文列举了一个厅堂声学的研究例，是关于沙特拉伯首都Ｒｉｙａｄｈ的 Ａｈｕｒａ主厅的。

某混动皮卡进气空滤的辐射噪声分析及结构优化

进气声压导致空滤壳体振动,从而产生辐射噪声,因此,可以通过优化空滤的结构来抑制辐射噪声。一辆混动皮卡车在试验过程中发现,发动机在2000 r/min时车内存在明显轰鸣声。针对该轰鸣声进行排查,发现进气系统空滤壳体辐射噪声大是主要贡献源。为解决该问题,首先进行空滤模态分析和进气声压谱计算,结果表明,进气系统声压激励与空滤壳体面板的模态频率耦合共振,导致车辆噪声增加;其次,通过对空滤上壳体的拓扑优化,找出了加强筋的最佳布置位置,使空滤上壳体模态频率得到大幅提高,避开了声压激励频谱最大值的频率,消除共振;再次,通过辐射噪声的计算,确认了优化后的空滤上壳体的总声功率级降低了8 dB(A),噪声改进效果非常明显;最后,通过实车验证,证明该研究方法可以有效地解决此类似问题。

高速列车室内结构噪声分析

针对国内高速列车的简化结构模型,采用Virtual Lab Acoustics专业声学求解器,建立了车厢结构声场耦合分析模型,对车厢结构模态、室内空腔模态及室内声振耦合系统进行了模型化分析.理论分析结果表明:在21.24Hz和35.53 Hz处,车身结构模态的振动频率和空腔模态的振动频率接近,产生共振;在同一水平面上场点声压呈现强弱交替分布,随着频率的增加,车厢内部同一平面上沿横向和纵向的干涉条纹增加;不同测点声压级差异明显,噪声空间分布不均;在20～38Hz频段,声压级处于80 dB以上.