平面脉冲声波在多孔介质中传播的频移

利用传递函数,得到了平面脉冲声波在传播过程中任意位置处频谱的计算方法,用这种方法可以评价脉冲声波的主频偏移程度,给出了多孔介质中脉冲快纵波主频偏移的数值计算实例,计算结果表明,在一个有限的频带内,介质的声衰减与频率近似成线性关系,脉冲声波的主频偏移与介质的衰减,场点距声源的距离呈正比。该结果有利于利用脉冲声波的主频偏移来评价介质的声衰减。     

岩石的声衰减与声频谱的变化

本文利用脉冲声波的频谱分析方法对岩石的声衰减进行了测量,得出声衰减对声波频率的依赖关系。认为在频率不太高的情况下,均匀岩石的声衰减主要由内摩擦和瑞利散射造成,衰减系数α可用频率的一次方与四次方的和表示。在频率较低的情况下,可以认为声衰减近似地与频率的一次方成正比。     

矿井掘进工作面粉尘对机器噪声衰减的影响

掘进工作面悬浮粉尘颗粒改变巷道空气的粘滞特性,同时产生声波散射而影响机器噪声的传播与衰减,简要介绍了粉尘空气介质的声波衰减机理,基于掘进工作面及近巷道粉尘分布特性,分析了悬浮粉尘空气介质的粘滞特性对声衰减的贡献,研究了悬浮粉尘颗粒的声波散射作用及粉尘颗粒粒径、浓度等对声散射衰减的影响,研究表明:巷道中扩散声衰减与介质粘滞声吸收衰减两者在衰减量级上相当,而声散射衰减相对很小甚至可以忽略不计;粉尘浓度是影响粘滞声吸收的主要因素,而粉尘颗粒粒径、粉尘浓度等对声散射衰减有一定影响.     

研究均匀损耗介质中声波传播特性的一种新方法

本文引入两个与声衰减有关的介质参量,定义了声传播系数;导出了具有粘滞性衰减和导热性衰减的均匀介质中的声波波动方程;分析了频率和介质参数对声波衰减、相移及声速的影响,所得理论结论能较好地解释有关文献的实验结果.     

Biot理论的数值研究

本文用数值计算方法研究了流体饱和多孔介质中声传播的Biot理论。分别在80Hz、20kHz、500kHz频率下计算了多孔介质的孔隙度、渗透率、流体粘度和孔径大小对三种体声波波速和衰减的影响。计算结果表明,各种波的波速均随孔隙度有较大变化。渗透率、流体粘度和孔径的变化对声速几乎无影响。但当声波频率为80Hz时,除孔隙度的变化对声波的性质有影响外,其它参数对声速和声衰减几乎无影响。有些结果与实验室和现场测量结果相一致。     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

透射波法和声波CT在桩基检测中的应用

目的研究声波透射法在混凝土桩基缺陷检测中的声波响应特征,以避免声波透射法桩基检测效果受传感器耦合不佳或噪音干扰等的影响.方法利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟声波在大直径桩基中传播规律,开展了模拟声波波速与理论波速的对比分析、声学参数的时频域分析,缺陷的介质特性、水平尺寸及竖向尺寸对声波接收信号时频特性的敏感分析,以及声波层析成像反演分析.结果缺陷竖向线性尺寸、材料参数对波速、波幅及主频幅值影响较大,缺陷水平向线性尺寸对波速、波幅及主频幅值影响较小.结论利用ANSYS/LS-DYNA有限元法开展桩身波动问题研究是合理和可行的,建议选用50 k Hz声波进行大直径桩基声波层析成像分析.     

基于超声波声衰减的甲烷浓度测量方法

依据混合气体中的声衰减系数随气体成分改变而变化的特性,研究了声波的衰减与介质本身性质的关系,提出了甲烷浓度的声衰减检测方法.通过测量超声波在不同介质中的声衰减强度,建立甲烷浓度与声衰减系数的数学模型,并结合测量电路实现对检测方法的验证.实验结果表明,在甲烷浓度比较低时,超声波接收探头测量出的声衰减系数与甲烷浓度呈线性关系.浓度相对误差小于2%,符合国家测量标准,可推广到其他气体浓度检测中.     

基于参数化模型的液体声参量估计方法

为快速、准确地对液体材料的声衰减系数及声速进行估计,提出了一种基于参数化模型的液体材料声参数估计方法。建立了声波在液体介质中传输的参数化线性系统模型,通过脉冲回波实验测得液体材料的回波,结合系统辨识得到声波的传输函数,根据传输函数与声参量的解析表达式对材料的声参量进行估计。结果显示:利用参数化模型方法,可以获得液体材料声参量较为精确的估计;声衰减系数与频率平方成正比,声速随频率缓慢变化。     

Kelvin-Voigt黏弹介质地震波衰减影响因素研究

应用交错网格有限差分法对Kelvin-Viogt黏弹介质中的地震波传播进行了数值模拟,并在此基础上对介质的波阻抗和震源子波频率对地震波时频域衰减特征的影响进行了研究分析。研究表明,随着波阻抗的降低和震源子波频率的增大,地震纵波振幅衰减加快,地震波高频成分能量快速衰减,低频成分能量衰减相对较弱,主频向低频偏移加快。     

时间域质心频移法估算品质因子Q

品质因子Q 是表征地下介质对地震波吸收衰减强弱的参量,是储层预测和油气检测的重要参量。质心法是估算Q 值的常用方法,精度和稳定性均较高,但该方法需要计算地震子波谱的质心和带宽,其精度依赖于波谱的提取质量。为避免地震子波谱的问题,提出时间域质心频移法,实现了在时间域估算品质因子Q,其核心是根据子波波形信息在时间域直接估算质心频率和带宽。对于常相位子波,其频谱的质心频率即包络峰值处的瞬时频率;对于Gauss 谱子波,其带宽可由包络宽度换算得到（两者乘积为一常量）。当地震子波近似为常相位及Gauss 谱时,可在时间域估算质心和带宽,按质心法公式估算Q 值,规避了地震子波谱的提取。VSP 下行波模型测试及实际资料应用表明,时间域质心频移法是可行可信的。     

基于Multi-Agent信号峰频逆源技术研究

在储罐中为了识别到达传感器波的主要模式,开展了将Multi-Agent理论与声发射检测技术结合,并基于岩石中声波传播频散和衰减经验,推演出适用于储罐底板的声源峰频计算公式。通过多传感器线性阵列和圆形阵列声发射实验测试,频率推演能获得准确的源峰值频率值。通过反推声源峰值频率可以推断声源的特性,从而提高评价结果的准确性。与声源峰值频率真值相比,多阵列计算获得结果的误差要低于单阵列逆源结果,反映了Multi-Agent技术用于声源逆源的优势。线性阵列与圆形阵列实验计算得出的声源峰值频率误差均在5%以内,说明该算法准确性很高,可以用于反推声源的峰值频率,对于储罐声发射检测与评价具有一定的应用价值。     

Ways to produce and measure atto- and femtosecond soft X-ray pulses

The ways to produce and measure atto-and femtosecond soft X-ray pulses are reported. The laser phase relation of high-order harmonic generation(HHG) shows two different radiation energy distribu-tions in time(or laser phase) domain. These energy-phase relations are helpful for realizing the dy-namic processes of HHG. Two presented parameterized formulas can be used to calculate the durations of the energy distributions with a bandwidth of the pulse. These formulas are useful in calculating and simulating pulses transports and interactions with mediums. The time structures of atto-and femto-second soft X-ray pulses can be directly measured with photoelectron spectrum transfer equations and the related laser phase determination methods without any previous pulse shape and the instantane-ous frequency assumptions. These equations and methods can be used to evaluate and improve the technical parameters of the ultra-short X-ray sources. They have wide measurement ranges and high time resolutions,which may enable ultra-fast measurements to reach metrological precisions,and lead to a new tide of scientific researches in physics,chemistry,biochemistry,etc. The application of atto-and femtosecond X-rays as well as the theoretical and technical problems in measurements are briefly discussed.     

激光与薄膜靶作用产生X射线阿秒脉冲两种方案的比较

运用一维粒子模拟对经由相对论电子束汤姆逊散射来产生阿秒X射线的两种方案进行了研究。第一种是激光驱动薄膜靶产生相对论电子束以及经过汤姆逊散射产生阿秒X射线,运用倍频探测光的方案可得到更短波长X射线。第二种方案添加了反射厚靶,通过厚靶对驱动激光的反射来减小电子束的横向动量但让其通过,而探测脉冲经过电子束汤姆逊散射后的多普勒频移因子提高,得到的X射线波长也明显减小,光子能量达到1KeV,反射光频谱也明显优与第一种方案．     

Coherent control of pulsed X-ray beams.

Synchrotrons produce continuous trains of closely spaced X-ray pulses. Application of such sources to the study of atomic-scale motion requires efficient modulation of these beams on timescales ranging from nanoseconds to femtoseconds. However, ultrafast X-ray modulators are not generally available. Here we report efficient subnanosecond coherent switching of synchrotron beams by using acoustic pulses in a crystal to modulate the anomalous low-loss transmission of X-ray pulses. The acoustic excitation transfers energy between two X-ray beams in a time shorter than the synchrotron pulse width of about 100 ps. Gigahertz modulation of the diffracted X-rays is also observed. We report different geometric arrangements, such as a switch based on the collision of two counter-propagating acoustic pulses: this doubles the X-ray modulation frequency, and also provides a means of observing a localized transient strain inside an opaque material. We expect that these techniques could be scaled to produce subpicosecond pulses, through laser-generated coherent optical phonon modulation of X-ray diffraction in crystals. Such ultrafast capabilities have been demonstrated thus far only in laser-generated X-ray sources, or through the use of X-ray streak cameras.     

不同激励聚焦声源的焦斑特性比较

数值计算了在连续波,衰减波以及脉冲波等不同激励方式下凹球辐射面的聚焦声场,在此基础上,对不同激励源的焦斑特性进行了分析比较,对影响焦特性变化的因素进行了分析研究。计算结果表明,在碎石机的常用工作条件下,当脉冲波的主频与连续波频率相近时,其焦斑的尺寸大约是同样条件下连续波斑的二分之一。     

声表面波SO2气体传感器敏感膜的研究

为了深入研究声表面波（ＳＡＷ）ＳＯ２气敏传感器频移与浓度之间的关系,对聚苯胺敏感膜的ＳＡＷ ＳＯ２传感器进行了试验与理论研究,并用双能谷模型推导了有关公式。解释了频移与浓度关系曲线中的拐点问题,为聚苯胺敏感膜的ＳＡＷ传感器应用提供了理论和实践依据。将有机物聚苯胺（ＰＡｎ）和硫化镉（ＣｄＳ）两者的气敏特性进行了对比,得出了ＳＯ２气敏膜具有双峰吸收的特点,并从理论上进行了论证,这对研究其他气敏膜也有指     

飞秒激光脉冲倍频的实验研究

利用2mmKDP晶体对中心波长790nm、脉冲宽度75fs、晶体表面强度约1011W/cm2的超短超强激光脉冲进行了倍频实验研究。通过对基频脉冲能量及频率啁啾的优化,可以获得高于40%的能量转化效率。观测了基频脉冲频率啁啾对倍频光产生的影响,发现激光脉冲啁啾为零时对应的倍频转化效率最高;对于相同的光栅相对位置,正啁啾基频脉冲的倍频转化效率高于负啁啾。