基于多普勒激光测振仪的Ⅲ型弯张换能器振动模态分析

为了测量和验证Ⅲ型弯张换能器在工作状态时辐射面的振动情况,采用多普勒激光测振仪对Ⅲ型弯张换能器的振动模态进行了测量,并与有限元软件仿真结果进行了对比。测量得到换能器壳体的一阶振动模态的谐振频率为1729 Hz,换能器一阶振动模态的谐振频率为2 065 Hz,与有限元模态仿真结果吻合较好。研究结果表明,多普勒激光测振仪能较好地对换能器的振动模态进行测量,可用于换能器的辅助设计。     

阵列测量中的卡尔曼滤波器算法

针对经典波束形成算法不具备实时性、占用存储空间大、计算速度慢等缺点,提出了基于卡尔曼滤波器的算法。这种算法将信号处理领域中现有的卡尔曼滤波器理论与阵列信号处理过程相结合,在频域内对声学阵列所采集到的数据进行迭代处理,不仅能够及时发现风洞测量中存在的各种问题,而且可以实时消除由测量环境所引起的各种误差。仿真结果表明,这种算法比经典波束形成算法收敛速度更快,不仅成像效果很好,而且能够对低速运动声源进行定位。此算法具备实时性,为风洞声源的实时定位提供了重要的算法选择。     

“海底山”地形的水下声传播分析

在声传播测量中,在测线上水深的较大变化,使声传播损失发生显著的变化。海底山和海底凹陷地形对声波的传播有较大影响,使声传播损失出现变大和变小的情况,甚至产生较大的声影区效应,对水声装备的研制和使用有重大影响。对一种特殊海底山地形下的声传播问题进行分析,并结合实验数据对比有无海底山情况下的声传播损失,期望对海洋环境测量和水下武器装备的研制及应用有所启发。     

娱乐场所的噪声——香港酒吧的情况

许多城市居民喜欢在酒吧等娱乐场所享受快乐时光。但是，他们暴露在可能造成健康危害的娱乐场所环境中。这是因为人们逗留在酒吧时，会受到昏暗的灯光、二手烟和高噪声的影响。回顾了有关酒吧噪声的文献，并在香港的六家酒吧进行了噪声测量。分析结果显示，在欢乐时间即在5：00 pm和9：00 pm之间，酒吧声音水平（L_eq，10-min）介于66.5~79.9 dB （A）之间，酒吧声音水平在繁忙时间即10：00 pm至11：30 pm介于69.5~97.0 dB （A）之间。在欢乐时间，最高噪音水平（L_max）介于78.5~96.5 dB （A）之间，在繁忙时间介于80.9~107.8 dB （A）之间。分析发现，酒吧内的声音水平可以通过L_eq，10-min测量，酒吧内的背景噪音则可以通过L₉₀测量。     

基于光纤矢量水听器的浅海噪声矢量场特性研究

基于简正波理论分析了浅海噪声矢量场声压和质点振速的强度特性,仿真了浅海声压和质点振速的噪声强度在深度和频率上的变化特性,噪声矢量场强度特性仿真结果与实验测量结果一致。针对声场测量的有效性,给出了加速度通道自噪声谱级和灵敏度必须满足的关系式,并提出了降低自噪声对接收系统影响的两种措施。最后分析并对比了系统自噪声谱级和海洋环境噪声谱级,结果表明,声压通道的自噪声比环境噪声谱级低20 d B左右,Y通道和Z通道的自噪声比环境噪声低3.5 d B以上,X通道的自噪声谱级在200 Hz附近与环境噪声谱级最为接近,约比环境噪声低1.5 d B。     

应用传递矩阵测量中间薄层材料声特性

将薄层材料看作三层复合材料的中间层,通过实测得到材料的总传递矩阵和前后两层材料的传递矩阵,中间层材料的传递矩阵可由前材料传递矩阵的逆矩阵、组合材料整体传递矩阵和后材料传递矩阵的逆矩阵相乘得到,由传递矩阵可计算得到中间层材料的声学特性。以基毡和海绵材料为例,通过实验研究并验证中间层材料声特性计算方法的准确性。该方法为薄层材料法向吸收系数和隔声量的测量提供了新的手段。     

水中规则波纹表面球回声特性研究

运用声呐目标回声特性预报的板块元方法,研究了平面波入射水中规则波纹(正弦平方曲线波纹)表面球体的目标回声特性。分析了表面波纹高度、周期、入射平面波频率和入射方位角对声目标强度空间分布和频率响应特性的影响规律。讨论了不同频段目标强度空间分布特性的形成机理,得到了表面波纹参数与目标强度频率响应和空间分布特性的近似定量关系。通过水槽实验测量得到了3D打印的规则波纹表面尼龙球目标强度的频率响应和空间分布特性,测量结果与理论计算结果吻合较好。掌握规则波纹表面球体回声特性,有助于开展利用声学超构材料对散射声场调控的研究。     

波束锐化技术在多波束测深声呐中的应用

针对常规波束形成器的分辨性能和旁瓣性能间的矛盾,研究了超波束形成器的波束特征以及空间分辨性能。通过计算机仿真验证了加权超波束形成器既有较高的空间分辨力,又有良好的旁瓣特性。通过对外场实验数据的处理,验证了该算法对于多波束测深声呐测量结果中存在的"隧道效应"假象具有明显的抑制作用。针对算法实现结构进行了优化,进一步减小了算法复杂度。利用DSP进行了算法实现,算法具有较好的实时性和工程实用性。     

一维复合波入射的固-固界面接触特性分析

基于弹性波理论,针对接触面非线性相互作用,建立了一个非线性刚度模型,利用接触应力描述非线性刚度特性。引入包含基波和谐波的一维复合波入射,在二阶微扰近似以及非线性边界条件下,给出了界面的反射波和透射波的表达式,得到反射系数和透射系数。结合界面线性刚度和接触应力的幂律关系,定义了四个非线性系数。通过数值计算分析了固-固界面的非线性特性以及谐波对于接触应力的依赖性。     

利用非线性表面波评价材料疲劳损伤

采用非线性Rayleigh表面波检测方法,实现了不同疲劳阶段下钢试样拉伸和腐蚀疲劳损伤的测试与评价;基于楔块\换能器激发与接收声波方式,搭建非线性Rayleigh波检测系统,测量了不同激励水平下基波幅值平方与二次谐波幅值间的线性关系以及Rayleigh表面波二次谐波的累积效应;分别在拉伸载荷和腐蚀疲劳载荷下,采集非线性时域信号并进行频谱分析,测量声学非线性系数在不同疲劳阶段下变化趋势,并分析不同疲劳载荷对钢试样声学非线性系数的影响。实验结果表明:超声非线性系数与疲劳周期数呈单调递增关系,可以用声学非线性系数来表征材料的表面疲劳损伤程度;相比较周期性拉伸疲劳损伤,腐蚀疲劳试样的声学非线性系数会增大,是由于腐蚀环境会加重实验中钢试样的疲劳损伤程度。研究成果可为疲劳损伤无损检测与评价提供一定的指导意义。     

ADAPTIVE RESPONSE SURFACE METHOD - A GLOBAL OPTIMIZATION SCHEME FOR APPROXIMATION-BASED DESIGN PROBLEMS

For design problems involving computation-intensive analysis or simulation processes, approximation models are usually introduced to reduce computation lime. Most approximation-based optimization methods make step-by-step improvements to the approximation model by adjusting the limits of the design variables. In this work, a new approximation-based optimization method for computation-intensive design problems - the adaptive response surface method(ARSM), is presented. The ARSM creates quadratic approximation models for the computation-intensive design objective function in a gradually reduced design space. The ARSM was designed to avoid being trapped by local optima and to identify the global design optimum with a modest number of objective function evaluations. Extensive tests on the ARSM as a global optimization scheme using benchmark problems, as well as an industrial design application of the method, are presented. Advantages and limitations of the approach are also discussed     

应用单层超表面实现声波宽角度非对称传输

利用单层梯度超表面结构,设计并模拟验证了一种实现声波非对称传输的方法,在较宽的角度范围内实现了高对比度的声波非对称传输。经过恰当的超表面结构设计后,负折射现象实现了声波的正向导通;高阶衍射的抑制导致了反向入射的声波传输被禁止。基于广义斯涅耳定律分析了非对称传输的原理,采用有限元法的数值模拟结果很好地验证了理论分析。研究结果在噪声控制、超声整流或治疗等方面具有潜在的应用价值。     

对无临近点信息干涉条纹的参数估计

用广义radon变换可以从运动目标产生的干涉条纹中估计出目标的运动参数和波导不变量。但是当干涉条纹中没有出现临近点时,用此方法估计不出真实值。为了解决此问题,提出了一种新的估计方法。主要过程是先从时频图中提取出干涉条纹轨迹,再去搜索与此轨迹误差最小的最优曲线,此曲线的参数值代表目标的运动参数和波导不变量。仿真和海试结果表明,在干涉条纹无临近点信息情况下,用广义radon变换估计的参数值与真实值偏差很大,但是文中提出的方法仍能估计出较准确的结果。     

图像处理方法用于声压敏感核声图的目标定位

利用目标前向散射的扰动声线法适用于在浅水信道对目标进行定位,但所得到的声压敏感核声图的交汇效果易受水底地形不匹配的影响,提出了一种基于图像处理的目标定位方法。首先利用多次的单阈值Otsu方法对多阈值Otsu方法进行改进,确定备选区域;然后从备选区域中选择扰动声线穿过最多的区域并计算重心。仿真结果表明该定位方法不但能够正确定位目标,减小人工判断声图的工作量,而且同样适用于声压敏感核声图交汇效果较差的情况,能够辅助人工判断来减少误判。     

船载水声定位系统自动校准技术研究

在分析常规水声定位系统校准方法的基础上,结合某型船载水声定位系统的工程研制,提出了一种自动校准方法。该方法无需常规的动态或静态校准,可在每次系统安装完成后自动检测及校准。利用基阵中心位置的发射换能器以及船只固定连接杆入水端的发射换能器依次发射校准声信号,将获得的水声定位坐标与上述两个发射换能器固定对应的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)天线坐标进行平移和偏转,获得偏移参数矩阵,实现系统校准。某水域的跑船试验验证结果表明,利用该自动校准方法可在两分钟内完成全部自检及校准工作,并且水声定位轨迹与跑船GPS轨迹重合较好,具有校准效率高、测量精度高等优点。     

经阴道超声在输卵管异位妊娠早期诊断中的应用价值

目的:探讨分析经阴道超声在输卵管异位妊娠早期诊断中的临床应用价值。方法:对我院自2013年01月至2015年03月来院的190例疑似输卵管异位妊娠患者,对其进行早期经阴道超声诊断,并将结果与最终临床诊断进行比较分析。结果:190例疑似输卵管异位妊娠患者,经手术后均得到确诊。术前经阴道超声诊断后确诊为187例,正确率为98.42%。其中,壶腹部妊娠168例(88.42%),峡部妊娠16例(8.42%),间质部妊娠3例(1.58%)。误诊2例(1.05%),漏诊1例(0.53%)。结论:经阴道超声对早期诊断输卵管异位妊娠准确率高,误诊及漏诊率低,为患者及时有效的治疗提供了临床依据,具有良好的临床应用价值。     

船坞登陆舰声散射时频特征数值及试验研究

阐述了基于虚源法的板块元基本原理,以及目标强度和时域回波的计算方法。通过建立三维船坞登陆舰的网格模型,考虑水面反射以及船艉部分浸水的影响,计算得到了水平方位上的目标强度、由远场到近场回声强度的变化规律以及浅海水域下通过水雷正上方时回声强度的通过特性,并对这些结果进行的分析。通过开展运动水面舰船模型声散射湖上试验,获取了舰船模型时域回波特征,并与计算结果对比。研究结果表明,采用基于虚源法的板块元能够对船坞登陆舰的目标强度、回声强度以及时域回波结构给出比较准确的预报。研究结果将对提高船坞登陆舰声隐身特性,避开鱼雷和水雷等水中兵器的攻击提供一定的参考价值。     

平衡衔铁受话器仿真分析方法研究进展

平衡衔铁受话器具有体积小、声压级高和失真小的特点,在助听器和高端耳机中已获得了广泛应用。文章简要介绍了平衡衔铁受话器的工作原理,详细讨论了国内外平衡衔铁受话器仿真分析方法的研究进展,涉及集总参数模型、有限元、边界元和传输矩阵等主要研究方法,重点关注它的非线性、声压级和失真等主要特性,并提出了进一步研究的重点和对未来发展的展望。     

Mode I–III Decomposition of the J‐integral from DIC Displacement Data

This paper presents the implementation of the decomposition method on digital image correlation (DIC) obtained displacement fields to obtain J‐integral results (J) and respective stress intensity factors (SIFs). DIC is increasingly used with the J‐integral approach in experimental mechanics to obtain J estimates from complex fracture processes. In this approach, the decomposition method is applied to DIC displacement fields for the first time. Here, displacement fields are separated before stresses and strains are computed, so that subsequent computation of separate J or SIF components may follow the classical full‐field J‐integral approach. The sensitivity of the decomposition method to experimental errors is investigated using synthetically generated errors imposed on crack tip displacement fields (Williams' series), from which improvements to the procedure are proposed. The method is experimentally tested on PMMA Arcan specimens under mode I, II, and III, and mixed‐mode I–III loading. Test results were compared to fracture toughness values obtained from ASTM tests and literature with close agreement.