TeO_x薄膜的结构与声学特性研究

采用射频磁控溅射技术在不同条件、不同基片上制备氧化碲(TeOx)薄膜,并通过X线衍射、傅里叶变换红外光谱、X线光电子能谱等技术对制备的TeOx薄膜的结构和成分进行了分析。研制了TeOx/36°YX-LiTaO3结构的Love波器件,对Love波器件的延时温度系数(TCD)进行研究。结果表明,与36°YX-LiTaO3基片上制作的水平切变声波器件的延时温度系数相比,Love波器件的延时温度系数因TeOx薄膜的沉积而减小,故TeOx薄膜的延时温度系数为负值,其变化量取决于TeOx薄膜的制备条件和薄膜厚度。因此,TeOx/36°YX-LiTaO3结构Love波器件的延时温度系数可通过选择TeOx薄膜的制备条件和膜厚进行优化。

基于声传播算子的声源定位实验模拟方法研究

声传播算子是一种高效的时域声场计算方法,它能够很方便地计算出给定系统参数下任意时刻任意位置的声场变化情况,本文采用这种方法计算所得的二维房间声场信息进行传声器阵列的声源定位仿真实验。计算结果表明,用该方法获取的阵列数据能有效地应用于阵列信号处理算法中,准确地估计出初始高斯脉冲声源的方向。声传播算子声场计算方法能为传声器阵列声源定位的实验提供方便,使得传声器阵列声源定位算法在不同混响时间的鲁棒性实验研究变得更加简捷。

声表面波渡越时间法检测黏弹性介质表面凹痕深度的研究

研究声表面波渡越时间法检测黏弹性介质表面凹痕的深度。基于频域动力学平衡方程,采用有限元方法分别在有表面凹痕的弹性和黏弹性介质中,建立激光激发声表面波的数值模型。研究材料的黏性引起的声表面波波速和频散的变化,对表面凹痕检测的影响,在此基础上,根据反射和透射声表面波的传播路径及到达时间,利用渡越时间法检测黏弹性介质中的表面凹痕。结果表明:黏性引起的声表面波频散对表面凹痕检测的影响极小,采用渡越时间法检测得到的表面凹痕的位置及深度,与数值模型的设置值符合很好,从而为黏弹性介质表面凹痕的检测提供有效的理论方法。

激光激发瑞利波检测表面倾斜缺陷的研究

研究激光激发瑞利波检测样品的表面倾斜缺陷。基于频域热弹耦合方程,采用有限元方法建立激光激发瑞利波检测倾斜缺陷的数值模型,研究倾斜缺陷的检测机理。数值计算含不同的长度及倾斜角度缺陷的样品中瞬态位移波形,分析瑞利波在倾斜缺陷处模式转换的过程,研究各种瑞利波的传播路径。在此基础上,研究缺陷宽度与材料黏性对瑞利波传播及缺陷检测的影响。结果表明:瑞利波在缺陷处产生的反射及透射瑞利波的到达观测点的时间可以检测缺陷位置和长度,瑞利波在缺陷的底部发生模式转换产生的切变波可以检测缺陷倾斜角度。数值结果和已有的实验结果一致,从而为表面倾斜缺陷的检测提供有效的理论依据。

1mm压电陶瓷管式微型超声马达研究

利用微型PZT压电陶瓷管研制微型超声马达．微型压电陶瓷管外径1mm,内径0．6mm, 管长5mm．微型马达工作在压电陶瓷管的第一阶弯曲振动模式下,其谐振频率约为58．5 kHz．在一定的驱动电压范围内,马达的转速与电压成线性关系,当驱动电压峰峰值为90 V时,转速达 3500 r／min．启动力矩为7．8 μNm．利用压电陶瓷管研制的微型马达与相似尺寸的其他类型的微型超声马达相比,具有更大的力矩和更高的转速．

压电扬声器驱动的热声制冷机中阻抗匹配研究

为了减小热声制冷机的体积,在热声系统中,采用具有较高工作频率的压电扬声器作为驱动源,因此,压电扬声器与热声谐振管的匹配成为研究和改进此类热声制冷系统性能的重要因素。采用电力声等效电路的方法,推导出扬声器输出声功率和电声转换效率的表达式,并为获得高声功率和高制冷效率,对扬声器和谐振管结构以及工作频率进行优化。结果表明,谐振管的谐振频率即为系统的最佳工作频率,而当系统总的抗性为零时,扬声器输出较大的声功率。然而系统效率与输出声功率不能同时达到最大值,因此在实际应用中只能采取折中的效果。

E1超声造影剂的非线性参量研究

近年来对超声造影剂的研究兴趣日趋增加是由于它有可能改进超声临床诊断的效果。含有微气泡的液体可用作有效的超声造影剂。液体中气泡的存在可提高液体的非线性参量值。本文用检测二次谐波的方法实验上测定了５种超声造影剂的非线性参量：四种含气泡的液体（声振后）和半乳糖Ｅｃｈｏｖｉｓｔ３００。结果表明，含有微气泡的液体具有非常大的非线性参量值。

国际音频技术研究进展

通过对第117届、118届、119届、120届AES大会的统计分析,介绍了国际上关于扬声器、传声器、信号处理、音频编码、空间感及处理、仪器与测量、扩声、高清音频、多通道声、心理声学感知与听音试验、汽车音响等方面音频技术研究的最新进展。

碘化钾水溶液中碘释放现象的超声可见光协同效应研究

观察了超声波和可见光分别辐照下及共同辐照下碘化钾水溶液中碘释放现象,发现超声波和可见光共同辐照下碘化钾水溶液中碘释放的产率显著高于超声波和可见光分别辐照下碘化钾水溶液中碘释放的产率之和,即该反应体系呈现出显著的声光协同效应。对该反应体系进一步的反应动力学研究结果表明,超声空化产生的对反应系统理想的搅拌作用可能是声光协同效应产生的主要原因。该搅拌作用使得反应系统趋于均一化,从而提高了光化学的反应产率和速率。

国际音频技术研究进展

信号处理一直是很热门的学科，“声信号处理”在电声领域也是不可缺少的一部分，该专题论文数量占全部论文总量的比重足以证明这一点。

中国光声和光热技术研究进展回顾

光声光热技术引起国际科技界高度重视,已广泛应用于科学研究、高新科技和工业生产等领域。我国自上世纪70年代末、80年代初开展光声和光热学研究,至今已有许多科研单位从事包括光声光热谱、光声热波成像、光声光热检测技术、激光超声等方面研究与应用探索,用以表征材料的各种特性,并取得引人瞩目的成就。本文就我国在以上几个方面的主要技术工作进展给出简单的综述与回顾。

金属圆柱结构中声聚焦效应的研究

研究浸没在水中金属空心圆柱结构的声聚焦效应及其物理机制,并探索声聚焦频率与圆柱结构参数之间的关系.研究表明:当超声波源从外侧入射到圆柱结构表面时,在圆柱结构中心会出现声聚焦效应.这种声聚焦效应源于金属圆柱结构中的位移本征模式,与之前研究利用负折射机制实现声聚焦效应完全不同,是一种全新的物理机制.在圆柱结构的位移本征模式作用下,入射声波的传播方向在圆柱结构内部发生重建,均沿着圆柱径向指向圆心,同时相位波形也呈现出同心圆分布,从而在圆柱结构中心聚焦成一个完美的圆形焦点,焦点在水平方向与垂直方向均表现出优异的聚焦性能.此外,基于声散射理论推导得到系统的特征方程,计算出声聚焦的特征频率,理论与数值结果符合很好.结果表明:圆柱结构可在多个频率出现声聚焦效应,相邻的两个声聚焦频率的间隔相同,且焦点的尺寸随着聚焦频率增加而变小.当金属圆柱结构的内外半径同时增大时,圆柱结构的声聚焦频率会减小,且声聚焦频率与圆柱的尺寸成反比关系.本研究为新型声聚焦器件的研制提供有效的设计思路及理论依据.

国际音频技术研究进展

5．9多通道声 多通道声的兴起，给音乐欣赏带来了革命性的变化，尤其在欣赏交响乐时，会带来更多临场感。这场革命性的变化是过去的双声道音响无法适应的。

时间分辨光声量热法研究碳氧血红蛋白的光解反应

为了解血红蛋白与其配合物的结合与解离过程中,各反应分子的结构变化和能量变化的动力学过程以及作用机理,本文利用光声量热法测量了碳氧血红蛋白的光解反应的焓变和结构体积变化。脉冲激光引起碳氧血红蛋白的光解反应,由此激发的声信号即反映光解反应的过程。因此,利用超声换能器测得光解反应产生的声信号,可测定反应过程中的瞬态焓变和结构体积变化等动力学参量。实验中的激发光源为宽度8ns的脉冲激光,光声信号由共振频率为1.5MHz的PZT压电换能器接收。对人、猪、牛、马和兔等哺乳动物的碳氧血红蛋白的光解反应进行了研究,考虑实验系统的时间窗口和碳氧血红蛋白的光解反应中各个过程的弛豫时间,确定实验中检测到的结果对应于寿命为800ns的三级弛豫过程。结果表明,不同物种的血红蛋白在三级弛豫过程中的动力学参量(焓变和结构体积变化)存在明显差异,最后对这种差异的原因进行了分析和讨论。

脉冲光声量热法研究氧合血红蛋白的光解反应

时间分辨脉冲光声量热法是利用脉冲激光激发化学物质的光解反应，反应中产生的热能将激发声波，声波的振幅和相位即反映光解反应的中间过程．因此时间分辨光声量热技术是研究光致解离动力学信息的十分有效的方法．利用时间分辨光声量热法测量了激光诱导人、牛，猪、马和兔的氧合血红蛋白光解反应的焓变和结构体积变化．实验中采用波长532nm、脉冲宽度8ns的脉冲激光作为激发光源，光声信号由共振频率为1．5MHz的PZT压电换能器接收，所以实验系统的响应时间范围在10^2ns量级。已知在氧合血红蛋白的光解反应中可以检测到4个过程具有4种不同的反应时间，其中三级结构重组在137-470ns左右．考虑实验系统的时间窗口，所测结果应与血红蛋白的三级结构变化相对应．测量结果显示：不同种类的哺乳动物氧合血红蛋白光解反应中，对应三级结构变化的焓变和结构体积变化各不相同．最后对这一结论进行了讨论．

ZnO/36°YX-LiTaO_3结构的Love波免疫传感器灵敏度研究

对于ZnO/36°YX-LiTaO3结构的Love波免疫传感器,免疫传感实验的结果表明,不同的波导层厚度,免疫传感的灵敏度不同.同时,存在最佳ZnO波导层厚度,使得Love波免疫传感器的灵敏度达到最高.本文根据多层薄膜中弹性波传播理论,运用部分波求解方法,对ZnO/36°YX-LiTaO3结构的Love波器件的相速度及相对质量灵敏度与波导层的厚度的关系进行了数值计算.计算结果表明,当相对于波长归一化膜厚为0~0.1范围内,随着波导层厚度的增加,Love波器件在无负载和有负载条件下的相速度均随之减少;相对质量灵敏度则先随波导层厚度的增加而增加,继而随波导层厚度的增加而减少,即存在一个适当值使得Love波器件的相对质量灵敏度最大,该结果与实验基本吻合.

基于ZnO/SiO_2/Si多层结构瑞利波的特性研究

利用射频(RF)磁控溅射法沉积(002)ZnO薄膜和SiO_2薄膜于Si基底,研制(002)ZnO/IDT/SiO_2/Si结构的声表面波延迟线,并通过3D有限元法仿真分析该结构所激发的瑞利波的声学特性,如相速度、机电耦合系数k^2等。通过实验验证,发现二者吻合较好。分析了ZnO薄膜的厚度对瑞利波特性的影响发现,当ZnO厚为8μm时,k^2取得最大值(为3.88%)。同时,分析了(110)ZnO/IDT/SiO_2/Si结构所激发瑞利波的声学特性,结果显示,当ZnO薄膜的厚为8μm时,k^2取得最大值(为5.5%)。

利用脉冲激光技术研究哺乳动物碳氧血红蛋白光解量子产率

本文利用脉冲光解法测量了哺乳动物碳氧血红蛋白的光解反应的量子产率.脉冲光解法是利用一束波长为532 nm、脉冲宽度为8 ns、重复频率为10 Hz的脉冲激光照射碳氧血红蛋白溶液,使其发生光解反应.考虑到碳氧血红蛋白溶液和其光解产物脱氧血红蛋白的光吸收系数不同,可利用另一束波长为432 nm的连续激光检测溶液在光解前、后的透射率的变化,以测定溶液的光解量子产率.利用此实验系统,对人、猪、牛、马和兔等5种哺乳动物的碳氧血红蛋白的光解量子产率进行了测量和研究,结果表明,不同物种的光解量子产率各不相同,其中猪、牛、马的碳氧血红蛋白的光解量子产率很接近,兔的碳氧血红蛋白的光解量子产率与其他物种的差异最大.最后,对测量的结果从血红蛋白的氨基酸序列、氢键和盐桥排布、四级结构等方面进行了分析与讨论.

中国古式大钟发声特性研究

根据钟振动发声的理论,从振动模态出发研究了中国古式大钟的发声特性,从理论上找到了与中国古式大钟发声特性密切相关的物理量。进行了中国古式大钟——龙魂大钟的撞击实验,测量了大钟的发声频谱和声衰减,并结合大钟物理参数进行了理论推算。实验测量结果与理论推算结果吻合良好,验证了理论的正确性,从而确认了与中国古式大钟发声特性密切相关的物理量,对中国古式大钟的实际铸造提出了指导性的意见。

基于LiCl湿敏涂层的QCM湿度传感特性的研究

对0.2%质量比LiCl薄膜涂层的QCM湿度传感单元湿敏特性进行了系统性的研究。研究结果表明:0.2%质量比LiCl—QCM的湿度传感单元的线性测量范围为13%～94%RH,克服了常规LiCl湿敏材料传感单元量程窄的缺点。另外,此湿度传感单元还具有重复性好、灵敏度高、湿滞小(小于10 Hz)、数字频率化输出等优点,因而,具有较好的潜在应用前景。