泡沫材料动刚度及阻尼系数的声阻抗管测量方法研究

提出了泡沫材料动刚度和阻尼系数的声学测量分析模型,建立了相应的实验测量系统。对2种铝板泡沫缓冲结构的动刚度和阻尼系数进行了实验测量和计算分析,结果表明:可以根据声阻抗的测量结果,分析计算得到泡沫材料的动刚度和阻尼系数;铝板泡沫缓冲结构中铝板的质量越大,相应的共振频率越低,共振峰值也越高;对于泡沫材料相同、铝板质量不同的铝板泡沫缓冲结构,通过声阻抗曲线得到的动刚度及阻尼系数分别基本相同;考虑泡沫材料质量的影响,可以得到更准确的计算结果。

航空声衬声阻抗实验提取技术研究进展

本文综述了航空声学环境下声衬声阻抗实验提取技术,介绍了多种方法的基本原理、实验布置、研究进展和优劣势。在低频平面波场下,介绍了阻抗管法、单模态法,以及目前主流的目标函数法和直接提取法,其中直接提取法因具有高效、准确的解析优势而受到认可,以上方法均受模态成分限制而存在频率上限。在高频多模态场下,介绍了原位测量法、三维目标函数法、多模态直接提取法、准三维直接提取法、镜像多模态直接提取法,这些方法解决了模态限制,可在不同程度上拓展频率上限。原位测量法的侵入性测量导致其误差和局限性大,三维目标函数法因需三维数值模拟和迭代而效率极低,多模态直接提取法因测点横向间距小而精度不足,准三维直接提取法因受最高阶模态限制而测点需求量大。镜像多模态直接提取法能较好地解决上述问题,它采用锯齿形阵列,基于声场周期性和镜像原理,先将物理阵列展开为多倍宽度等效声场中的对角映射阵列,再调用多模态直接提取法以多模态Prony算法进行声场分解,进而提取声阻抗。镜像多模态直接提取法打破了以往3 kHz的频率上限,能覆盖航空发动机风扇噪声0.2~10 kHz的主要频带,全频提取仅需1 min,比三维目标函数法的效率至少高3个量级,准确性和可靠性较高,且测点大幅减少,兼具宽频、高效、准确、测点少且无损的优势。

边界声阻抗的单层传声器阵列原位测量方法研究

声阻抗是反映物理边界声学属性的关键参数,确切地测量声阻抗是理解声场分布和执行声能量控制的必要条件。文章基于多个局部坐标系的球面波基函数叠加的声场重建方法,建立了阻抗边界一侧的非自由声场的数学模型,并构建了场点声压和阻抗边界表面声压、场点声压和边界质点法向振速的转移函数;采用传声器阵列采集边界附近的声压值,通过求解反问题,重构了边界表面的声压以及质点法向振速,基于此,计算出阻抗边界的声阻抗。模拟了包含有限阻抗边界和脉动球声源的非自由声场,验证边界声阻抗原位测量方法;研究了声波频率、声波入射角和传声器阵列位置对声阻抗率重构精度的影响。文章提出的方法为测量计算阻抗边界的声阻抗等声学特性参数提供了新思路。

圆孔非线性声阻抗三维时域仿真与特性分析

为研究有限振幅声波作用下圆孔的非线性声学特性,提出了基于三维时域计算流体动力学(CFD)仿真的圆孔非线性声阻抗提取方法,通过求解层流方程来模拟声信号在圆孔及上下游的传播,以及采用横向周期性边界条件来考虑高穿孔率时圆孔之间相互作用的影响。研究了不同幅值声波作用下孔径、厚度和穿孔率对声阻抗的影响规律,通过对质点振速幅值、频率和板厚等组成的无量纲参量进行非线性回归分析,得到了圆孔非线性声阻抗的拟合公式,并将其转换为可考虑多频声波影响的时域模型。最后结合声阻抗时域模型和有限差分方法计算了直通穿孔管消声器在小振幅和有限振幅声波作用下的传递损失,通过与实验测量结果的比较,验证了拟合公式的准确性和实用性。

同时反演泥浆与环空介质声阻抗的超声脉冲回波固井质量评价方法

固井质量评价是石油勘探开发过程中极为重要的一个环节,对油气资源勘探开发效益以及油气资源安全生产和环境保护都有十分重要的意义.超声脉冲回波技术可以计算套管和地层间环空介质(水泥)声阻抗,从而判断环空材料的种类以评价固井质量.传统的水泥声阻抗计算方法将井筒内的泥浆声阻抗看作是在环向上和轴向上均匀不变的值,会导致计算的水泥声阻抗不准.为了解决这一问题,本文利用多层介质模型的模拟数据研究了水泥声阻抗、泥浆声阻抗与脉冲回波波形在时域共振波区间内变换后的拟合直线的特征斜率与特征截距的变化规律,提出了同时反演水泥声阻抗和泥浆声阻抗的方案.通过比较模拟数据、刻度井测量数据中的特征斜率和截距,并构造迭代公式不断迭代水泥声阻抗、泥浆声阻抗,形成了同时得到水泥声阻抗和泥浆声阻抗值的数据处理流程.数据处理流程经过等比刻度井数据测试,反演结果与模型井实际情况一致,证明了本文提出的数据处理流程的正确性.最后将本文的数据处理方法应用在某油田实测数据中,并与传统数据处理结果进行了对比.

变压器局部放电检测声阻抗匹配研究

局部放电检测技术是变压器绝缘诊断的重要手段之一,而外置式超声法是目前使用较多的超声检测法。针对当前外置式超声检测法灵敏度较低的问题,文中研究了声阻抗匹配提高变压器局部放电超声信号透射强度的可行性。经理论分析发现,通过在变压器油和外壳之间加入匹配层,且满足匹配层声阻抗介于变压器油和外壳的声阻抗之间,能增大超声波信号的透射系数,获得了透射系数随频率变化的规律及中心频率和匹配层厚度的关系。模拟试验表明,在变压器油与变压器外壳之间加入声阻抗匹配层后,测得的超声波信号幅值约为未设置声阻抗匹配层侧的2倍,超声波信号的透射系数得到了显著增强,试验结果验证了声阻抗匹配提高实测超声波信号强度的可行性。

超声波扫描技术的缺陷检测分析及声阻抗研究

超声波扫描显微技术作为无损检测和探伤的有效手段,广泛应用于塑封半导体集成电路内部的分层、空洞和裂纹等缺陷的检测。由于各种材料的声阻抗不同,根据超声波的特点,如果样品内部有缺陷存在,超声波反射信号的强度分布就会产生差异。基于此,介绍基于超声波特性的缺陷检测分析和超声波在材料中的声阻抗。

声阻抗管测试传递损失的仿真分析与优化

声阻抗管四传声器法能有效地测试材料的传递损失,但是在个别测试频段会出现较大的误差。为研究误差的机理以及降低误差,以自制声阻抗管为例,基于四传声器测试法进行传递损失的测试实验。基于实验结果分析误差的影响因素,确定声阻抗管的三个结构参数进行优化。采用有限元分析的方法计算获得管内的声场分布云图和传递损失曲线并验证仿真结果的准确性。利用遗传算法对三个结构参数进行优化,达到提高测试精度和减小误差的效果。

机械阻抗与声阻抗结合提高微穿孔板低频吸声性能

提出了在微穿孔板后部引入机械阻抗形成组合结构来解决微穿孔板低频吸声性能差的问题。由机械阻抗板两侧质点速度相同得出机械阻抗单元的传递矩阵,采用传递矩阵法将其与空腔、微穿孔板单元串接,建立组合结构理论计算模型;通过分析品质因子获得带宽与机械阻抗板质量成反比;试验得出组合结构在400 Hz附近有系数为0.8以上的吸声峰值,试验结果与理论计算吻合。在传统微穿孔板共振吸声机制的基础上加入机械共振,能够实现在不增加结构厚度的前提下提高低频吸声性能;降低机械阻抗板质量并且适当控制边界阻尼系数可以实现吸声频带的拓宽。

基于超声多重反射法测量高衰减流体媒质声阻抗及浓度

利用超声波在固(钢)液界面处声阻抗差异导致的多重反射回波,该文建立了测量被测流体媒质声阻抗及浓度的测量系统。用该系统测量了甲醇、乙醇、蒸馏水和丙三醇4种媒质的声阻抗,与标准值相比,发现测量的误差随被测媒质阻抗增加而迅速减小;同时用系统测量了CaCl2溶液的声阻抗,结果表明溶液阻抗与浓度呈显著线性关系,最大拟合误差小于2.7g/L。检测中,由于无需声波穿透被测媒质,此法尤其适合于工业中测定管道、容器内高衰减媒质的阻抗及浓度。

基于超声背散射信号分析松质骨中的声阻抗

采用背散射法,研究用声阻抗评价松质骨状况。对松质骨中的超声散射特性进行了分析和讨论,并将分析结果和Faran理论模型进行比较分析;最后对理论和实验所得的牛胫骨、人离体跟骨和人在体跟骨松质骨中的声阻抗分布进行了分析讨论。结果表明松质骨中的声阻抗随入射频率的增加而非线性的增加,理论和实验结果是一致的。当患有骨质疏松时,松质骨密度将减小,因此,与健康松质骨中的声阻抗相比,患骨质疏松松质骨中的声阻抗较小。

固井水泥声阻抗对垂直入射超声脉冲反射波的影响

超声脉冲反射技术是指超声脉冲波垂直入射于不同介质表面,对反射脉冲波的到时、幅度等进行成像。基于超声脉冲反射原理,由传递矩阵法数值模拟了水泥环声阻抗的差异对接收到的超声脉冲反射波波形的影响,在此基础上又研究了水泥环声阻抗对回波能量和反射波波谱的影响。数值研究结果表明,水泥环声阻抗大时的反射波后续波列的幅度小、波列的拖尾比较短,相应的频谱曲线中的谱陷较小且比较圆润;反之,水泥环声阻抗小时的反射波后续波列幅度大,拖尾长,其频谱曲线中的谱陷比较大且尖锐。

掠过流作用下穿孔板的声阻抗

应用三维时域数值方法研究掠过流对穿孔板声阻抗的影响。建立了掠过流作用下穿孔板声阻抗计算的计算流体动力学(CFD)模型,通过时域计算得到掠过流作用下穿孔板的声阻抗,分析结构参数和掠过流马赫数对穿孔板声阻抗的影响。根据计算结果拟合掠过流作用下穿孔板声阻抗的近似表达式,利用获得的穿孔声阻抗新公式预测穿孔管消声器的传递损失,数值预测和实验结果吻合良好。计算结果表明,掠过流对穿孔板的声阻抗和穿孔管消声器的消声性能有明显影响。

微分方程反演声阻抗剖面

本文就一维波动方程反问题用折叠反演方法和ＣＤＰ道集数据对地层声阻抗进行反演，制做了声阻抗剖面．为物探解释提供新技术．

窗口声阻抗对锆相变动力学的影响

基于磁驱动加载装置CQ-4开展了锆的斜波压缩相变实验,研究了锆样品后表面窗口声阻抗对相变波形的影响.实验结果显示,锆后表面为较低声阻抗窗口(自由面和LiF窗口)时,相变起始对应的特征粒子速度约331.0 m/s,而高阻抗蓝宝石窗口时,特征粒子速度约301.9 m/s,特征速度对应的压力从约9.14 GPa下降到8.27 GPa.相变对应的速度特征拐点是与多种因素相关的实验信息,因此它对应的压力并不是材料属性参数相变压力.结合基于热力学Helmholtz自由能的多相状态方程和非平衡相变动力学方程开展了锆的相变动力学数值模拟研究,相变弛豫时间为30 ns,计算结果与三种情况的实验结果符合良好,可以较好地模拟斜波压缩下锆的弹塑性转变、相变等物理过程.在压力-比容和温度-压力热力学平面,相变前锆的准等熵线与冲击绝热线差异很小,相变后准等熵线都位于冲击绝热线下方,随着压力的增加准等熵线和冲击绝线偏差越来越大,温度-压力平面中在20 GPa时相差约100 K.相变开始后,由于相变引起比容的间断,导致锆的拉氏声速迅速下降约7%,相变完成后拉氏声速恢复到体波声速.

测量地表声阻抗率的实验研究

建立一个声波能量从空气中耦合到地下的实验系统模型。采用音响作为能量源发射扫频的正弦波声信号穿透到地下土壤;用声级计和地震检波器串分别测得地表的声压级和震动速度,画出二者比值即地面声阻抗率的变化曲线,以此分析声/地震波耦合的效率及其影响因素。在给定音响喇叭相对被测地面高度的情况下,地表声阻抗率在73到90Hz这个范围附近出现了极小值。现场实验证明,该系统能有效完成测量任务,可用于地下浅层埋藏物探测的实验室研究。

加压声学覆盖层声学性能测试——声阻抗方法（英文）

文章建立了一种基于声阻抗传递矩阵方法的加压声学覆盖层声学性能测试方法。测量得到的声阻抗矩阵用于计算声学覆盖层吸声系数与隔声量。对声阻抗测试装置包括声管、声源、背衬和水听器布置等进行了详细介绍。通过测量均匀材料样品声阻抗对测试装置进行了验证,通过测试声学覆盖层样品计算吸声系数与隔声量,并与理论计算结果进行对比,对声阻抗方法进行了试验验证。

压电生物传感器响应机制的声阻抗模型理论分析

基于声阻抗概念,建立起压电传感器响应机制的声阻抗模型,并引入与传感器负载剪切模量相关的声学校正因子,以表明传感器响应中的非质量效应.由此模型在一定近似条件下,对黏性液体,气/液相刚性和黏弹性薄膜等不同负载,分别导出相应的传感器响应方程,阐明了各种传感器响应机制的物理意义.另外在实际应用中可能存在摩擦,非均匀性和界面现象等干扰,但利用该声阻抗模型可望获取新信息、开拓新的应用.

固井水泥声阻抗对斜入射超声脉冲波的影响

以Isolation Scanner的工作方式为背景,采用有限差分方法模拟中心频率为250kHz的超声脉冲波自井内流体中斜入射于套管内壁界面时产生的各种模式波的声学特征与水泥环性质之间的关系。研究发现,当水泥环声阻抗不同时,接收波列的各种模式波的幅度有很大的差异,即随着水泥环声阻抗的依次降低,套管中S0模式的Lamb波逐渐增强,A0模式的Lamb波逐渐减弱;A0模式Lamb波的声衰减与水泥环声阻抗的关系是随着水泥环声阻抗的减小其声衰减系数增加。结果表明,根据A0模式Lamb波的幅度和衰减信息可以判断水泥环声阻抗的大小,为评价套管外介质的声阻抗提供了依据。通过接收波列的时域波形直接识别第Ⅱ界面是不现实的,但通过对接收波形的频谱分析有望反演水泥环的厚度。

声阻抗技术筛查幼儿园儿童听力结果分析

【目的】开展托幼机构儿童听力保健,探讨适宜的检查方法和预防措施。【方法】运用客观测试技术声阻抗,对幼儿园497名儿童进行听力检查。【结果】声阻抗鼓室异常图形检出率(B型为1.7%、C型为12.89%)共为14.64%。不同性别之间差异有显著性。男童比女童更易患中耳疾病。【结论】托幼机构集体儿童通过定期听力检查,可以尽早发现听力障碍问题儿童。