超声传输特性和超声传感系统研究

研究了空气介质中超声波的辐射、传播、散射和接收等规律性 ,作为超声传感系统设计的理论基础和具体参数选择的依据 .简述 3种具有创新性的超声传感系统 :混凝土喷射机械手超声测距测向系统。

人体血管壁超声传输衰减特性的研究

本文利用超声脉冲反射法,对人体血管壁声衰减特性进行了离体测量,给出了人体血管壁声能量衰减参数的测量值。这对超声在医学领域的应用以及超声连体非介入血栓消溶有着十分重要的意义。

一种精密测量超声波传输时间的方法

针对超声波传输时间精密测量的要求,提出了一种精密测量超声波传输时间的方法.该方法以高分辨率高精度A/D和高速FPGA作为硬件核心,保证了超声波回波信号采样数据的高分辨率和实时性.精密测量超声波传输时间的软件算法综合了整个超声波回波信号采样数据,利用细分插补算法精确计算超声波传输时间的终点时刻,保证了超声波传输时间测量的高精度.实验表明,该方法能够在不增加生产成本的前提下,达到ns级,乃至ps级的超声波传输时间精密测量.

超声波无线能量传输系统建模

通过压电器件进行能量传输在植入式生物医学领域具有良好的应用前景.植入深度是超声波无线能量传输系统的关键参数.为了研究植入深度对传输效率的影响,设计了一套水下超声波无线能量传输系统,通过调整发射器和接收器之间的相离来模拟不同植入深度,采集了接收器的输出电压数据;利用SPSS和Matlab软件,运用统计学方法对实验数据进行分析,建立了线性回归模型,并对模型进行了校验.实验结果表明:超声波能量传输效率与发射器和接收器之间的距离有关,接收器输出电压随距离的增大而减小;所建模型的拟合度达95%,预测误差小于10%,具有较好的预测效果.

超声波无线电能传输系统电气建模方法（英文）

基于等效电路的方法,提出一种适用于超声波无线电能传输系统的电气建模方法。首先采用基本压电方程对压电换能器进行建模,接着推导出系统层面的等效电路模型,并获得系统输出特性。实验结果对所提出的模型进行了验证,实验证明利用一对28 k Hz的压电换能器,该系统能通过5 mm厚的铝板向阻性负载传输2.6 W功率的电能。

超声波语音传输系统发射机的设计与实现

无线传输由于其具有灵活的传输特性,可实现低成本、高效率的信号传输,规避传统电磁传输设备的传输局限性。针对目前无线传输设备,如电磁传输设备以及以光波为载体的光通信传输设备,无法在海水以及液体等介质中实现数字、语音信号的无线远距离传输。首先,提出了采用超声波作为传输信息方式,可实现水下、金属等液体以及固体中进行信号传输。其次,利用换能器的载频特性通过调频的方式设计出了调制电路,利用不同特性的超声波换能器并在不同介质中做了音频信号传输。本文提出了超声波语音传输系统发射端的设计实现方案,利用超声换能器的电/机械效应产生载频在1~4 Mz的机械波信号,进行了在不同介质中的音频信号传输。

嵌入圆环结构薄膜材料的声传输特征及应用

针对嵌入圆环结构薄膜材料基本单元,基于声传输特性以及带隙构成特点,研究了该结构在低频范围内的减振效果。研究了基本单元的隔声频响和带隙,分析了其圆环大小、高度、厚度等参数对隔声频响的影响规律。结果表明:随圆环大小而改变的隔声曲线交错较好;随圆环高度增加,隔声曲线各阶波峰对应频率都向低频方向偏移;随圆环厚度增加,隔声曲线各阶波峰对应频率都向高频方向偏移。将两个大小不同的圆环叠加,在低频范围内隔声范围线性叠加,隔声范围增加。

用于旋转超声加工的超声波发生器频率跟踪策略

针对旋转超声加工中采用无线传输方式传递超声电能时,在超声波发生器频率跟踪电路设计中,反馈信号无法直接从超声振动单元侧直接采集的问题,基于变压器互感耦合原理,分析无线传输变压器初级与次级间电流、电压与电流相位信息的关系。建立利用无线传输变压器初级电流、电压与电流相位信息信号反映次级信号进行超声波发生器频率跟踪的信号采集方法,结合最大电流搜索和电压与电流相位信息锁相跟踪技术,提出了用于旋转超声加工的超声波发生器复合频率跟踪策略。对超声波发生器的信号采集与频率跟踪电路进行设计,并基于STC89C51单片机编制了频率跟踪程序,研制了用于旋转超声加工的超声波发生器,并对研制的超声波发生器在空载及加工中频率跟踪性能进行测试。结果表明:研制的超声波发生器信号在空载和旋转超声加工中频率跟踪性能稳定,可以满足实际旋转超声加工要求。

XC——1型医用超声耦合剂的研制

一、前言 最近二、三十年以来,超声诊断仪器在医学上的应用日趋广泛,A型、M型、B型和多普勒超声诊断仪相继在临床上推广,特别是B型超声诊断仪,目前绝大多数县级医院均已拥有,且有向乡镇医院和门诊部普及的趋势。 各种超声诊断仪器在使用时,都需要在探头即超声换能器和人体皮肤之间涂以耦合剂,其作用是排除探头和皮肤间的空气,提高超声传输效率,得到更清晰的图象。由于超声诊断仪器在医院中的使用频率很高,此种耦合剂的消耗数量相当可观。

一种新型柔性夹持高频超声换能器设计

为了提升高频超声换能器输出振幅与超声能量的传输效率,该文提出了一种新型柔性夹持高频超声换能器,并基于模块化设计思想,综合机电等效法、四端网络、有限元分析及柔度分析技术,系统建立了此类型高频超声换能器的设计方法,制作了换能器样机,搭建了换能器电学、动力学特性测试平台。激振实验表明,柔性夹持换能器输出端稳态振幅较传统夹持换能器提升了38.55%。换能器输出端动态振幅信号时域、频域分析结果表明,将柔性铰链机构和传统法兰夹持结构相结合,通过引入柔性转动副,柔性夹持换能器超声能量传递效率提高了5.16%。这表明柔性夹持法兰能够提升夹持结构的运动解耦能力,具有一定的应用前景。

基于LC-L补偿的UPT系统设计

无线电能传输(Wireless Power Transmission,WPT)技术近年来在电气工程领域得到了广泛的应用。基于超声波的无线电能传输(Ultrasonic Power Transfer,UPT)技术,主要是利用发射和接收换能器,把能量从发射端传送到接收端。超声波方向性强、能量集中,可以在空气、水、金属等各种介质中传播,因此,基于超声波的无线电能传输技术具有很好的应用前景。基于此,研究在UPT系统中通过加入LC-L补偿结构来实现系统调谐和阻抗匹配,通过仿真和实验,验证基于LC-L补偿的UPT系统可以实现更高的传输效率。

电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源研究

多电平换流器中,一般采用变压器实现每个全桥模块门极驱动电路和电源之间的隔离和绝缘。该文基于超声波式非接触电能传输技术,提出电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源,它主要包括发射换能器、接收换能器、亚克力棒传输介质和补偿电路。分别给出声电、电声换能器和传输介质的设计依据,介绍了换能器的等效电路,采用COMSOL软件对压电换能器进行仿真并介绍了压电换能器的最简等效电路。详细叙述了补偿电路的设计方法,包括发射侧补偿电路的设计方法和接收侧补偿电路的设计方法。搭建实验平台,验证了补偿电路的有效性,对比了超声波式非接触电能传输技术和磁感应式非接触电能传输技术的抗电磁干扰能力。实验表明,该文设计的隔离电源可以有效地为门极驱动电路供电,使全桥模块正常工作,与磁感应式门极驱动电源相比,具有抗电磁干扰强的特点,适用于电磁环境复杂的各种门极驱动场合。

一种海底静力触探与浅层气检测综合装置研究

设计了一种静力触探与浅层气相结合的综合检测装置,主要由静力触探检测部分、浅层气检测部分和超声无线传输部分组成。浅层气检测部分的泥水气分离结构将浅层气从泥水中分离出来,然后通过非色散红外甲烷传感器测得浅层气中甲烷浓度,实现了海底浅层气的采集和浓度的自动实时监测。静力触探检测部分通过应变敏感元件实现了锥头阻力、侧壁摩擦力和孔隙水压力3个参数的实时测量。超声无线数据传输部分主要是为了静力触探检测部分检测到的数据能通过超声波换能器跨越泥水气分离结构无线传输至传感器放置室。最后通过位于传感器放置室的电缆将两部分测得的数据传输到母船上。实验结果表明,完成了静力触探技术与浅层气检测的相结合,可操作性强。