超声光栅

本文提出一种全新的方法,成功地解释了白光照射驻波超声场形成的光栅效应。应用所获得的这种大大简化了而又十分有效的超声光栅测量了几种媒质的超声速度和水中声速随温度的变化关系,以及酒精中、白糖溶液中声速随浓度的变化关系。其测量简便而精确度高。这种超声光栅应用于测量具有广阔的前景。     

流量的超声计量方法研究

本文探讨了一种利用超声波测量的新方法。该方法以相位跟踪为基础,对超声波顺逆流传播环路的频率进行测量,利用微机对这两路频率信号进行处理,计算出流量。因而该方法具备了相差法检测灵敏度高和频差法受被测流体声速变化影响小的特点。同时,采用温度修正的方法,使较宽的温度范围保证测量精度。     

非接触、实时测量流体声速的脉冲激光光声偏转法

本文根据流体中的脉冲激光光声效应所致的声波在传播过程中引起其传播路径上连续激光束偏转的机理提出用于非接触、实时测定流体声速的一种新方法。导出了流体中脉冲光声压力信号和光中偏转角的精确表达式,测量了不同温度下的水中的声速,对实验装置和光路布置作了讨论。     

用脉冲串声波测量声速

测量声速是大学物理实验中一个比较重要的实验,通过对声速的测量可以了解被测介质的声学特性.传统的声速测量方法,利用的是连续声波的干涉现象,有"驻波法"和"相位比较法",但在测量过程中需要传感器之间的相对移动.本文用脉冲串声波测量声速,通过实验发现:该方法的测量误差并不比驻波法和相位比较法大,并且不需要传感器之间的相对移动,操作简便,应用广泛.     

基于在线学习的移动机器人概率测量模型

在概率机器人学中,基于距离传感器的概率测量模型被提出并被广泛地应用到移动机器人的定位及建图过程中。在复杂多变的外界环境下,为了得到更符合实际情况、更精确的概率测量模型,提出了一种在线学习的方法:根据实时冗余的传感器数据,按真实障碍物距离进行分类得到相应的数据集,并采用期望最大化(EM)算法从各数据集中学习相应的模型内参,从而对概率测量模型持续更新与校正。实验结果表明,采用基于在线学习的概率测量模型,能得到鲁棒性更强、精度更高的定位结果。     

基于偏振光检测的溶液浓度测量方法研究

为了克服旋转检偏片法测量旋光性溶液浓度存在的误差大、精度低等不足,提出了一种基于旋转波片的偏振光检测溶液浓度的测量方法。采用PIN光电二极管对带有溶液浓度信息的偏振光信号进行探测,经过光电变换后利用信号调理电路实现信号处理、采集等,并将数据通过串口传送到上位机,利用LabVIEW程序进行数据处理与显示。实验结果表明,基于旋转波片的偏振光检测溶液浓度的测量方法测量精度为0.6%。该测量方法能够减小测量误差、提高测量精度,并且用户界面友好、结果显示直观。     

利用关键点检测算法的超声图像定点测量

超声图像的定点距离测量在临床医学上十分重要.由于超声图像的噪声大,边缘模糊,因此关键点自动定位在超声图像中很有挑战性.目前的关键点检测算法通常是针对单个关键点位置进行优化,难以在保证每个关键点检测精度的情况下得到准确的测量距离.为使超声图像中关键点的精度和两个关键点之间的距离更加精确,本文提出一种基于级联卷积神经网络的关键点检测算法,该方法采用两个卷积网络从粗略到精细的对关键点进行定位.首先利用第一个网络回归两个关键点的粗略位置,并将包含这两个关键点的小区域送入第二个网络.然后本文提出一种加入距离修正的损失函数,作为第二个网络的优化目标,在第一个网络输出结果的基础上定位最终的关键点位置.实验结果表明,本文提出的级联方法无论是相比传统的级联方式还是回归树方法,本文算法在超声图像的关键点定位上更为精准,并且在最终的距离测量精度上也有很大的提高,在评价标准下比传统级联方法检测精度上提升将近30%.     

基于磁光调制的二元溶液浓度检测技术研究

根据法拉第磁光效应和某些物质本身具有的光学活性原理,利用正交交流磁光调制的方法,提出一种可以同时检测二元溶液中两种溶质浓度的光学检测方法,该方法要求溶液中有且只有一种成分具有光学活性。通过测量接收光强进而获得二元溶液两种溶质的旋光角度及维尔德常数,由于溶液的维尔德常数与浓度有一定的对应关系,因而可以得到两种溶质浓度信息。系统同时采用了双光路参比放大的方法,有效提高了系统的检测灵敏度。该方法检测原理简单,器件制作容易,成本低廉;由于采用非侵入式的检测方法,因此对溶液无污染,可以提供实时、自动检测,有望在二元溶液浓度检测中获得广泛的应用。     

管壁差压式涡街流量计测量影响因素分析

为了提高涡街流量计的抗干扰性和稳定性并保证测量精度，提出了一种基于管壁差压的旋涡频率检测新方法.在水和空气不同管内流动介质的情况下进行了系统实验.应用旋涡动力学和流体阻抗法，分析了取压位置和引压管频率特性因素对该方法测量性能的影响.实验结果表明，在旋涡发生体下游的一定距离内，取压位置对该方法的斯特劳哈尔数和仪表系数的影响很小，较靠近旋涡发生体迎流面的地方可测流量下限低.引压管的长度应尽量短，并且保证其固有频率与涡街频率相差较大.该方法简便可靠，适应性强，测量下限低.     

声速测量原理中的两个问题

指出声速测量原理中存在两个令人困扰的问题：用共振干涉法进行测量时,两换能器表面处空气质元皆为驻波的波节,系统的震动如何被激发;目前是大学物理实验教材中关于声速测量的共振干涉法和相位比较法实验原理存在内在的矛盾。通过对实际情况作适当近似（忽略媒质对声波的吸收,且反射皆为全反射）,求解波动方程,给出了两种方法所测电压信号的具体形式,由此指明两种实验方法各自的实验依据,解决了原有的问题。     

分层介质波导中的声矢量场传播

目前,矢量传感器在水声测量的探测技术中的应用已逐渐受到重视,但所采用的声压p和振速(Vx,Vy,Vz)联合处理技术还是建立在假定海洋波导中各位置处的声波阻抗数值都相同且为实数的基础上,而海洋环境效应的作用将不同程度地导致矢量处理器性能的降低.从实际应用的需求出发从理论上研究浅海分层介质波导中声压和振速场的传播特性,分析了声波阻抗率与频率、声源和接收器水平距离间的变化关系.理论分析和计算结果表明,只有在远场条件下,声压和水平振速信号才趋向于同相位;在通常噪声测量要求的距离上,声压和水平振速的传播损失相当,但必须注意声压和水平振速间的相位差随频率和声源距离的变化,而声压p和振速垂直分量Vz比值的模和相位差随频率和距离的变化复杂.这些结果为利用声矢量场进行水声测量和探测提供了基本的物理图像     

声速测量实验中声波的研究

为了能对声速测量实验中的声波在理论上作更深入的研究,讨论了声速的测量方法及实验原理,对声速测定仪的发射器与接收器之间入射波与反射波叠加的合成波方程进行了推导,得到两换能器之间超声波的状态为行驻波。实验结果表明,可以用相位比较法和驻波共振法测出超声波的声速,同时这两种方法的测定结果与理论值的相对误差分别仅为2%和1%。     

弹性球壳声衍射对矢量传感器测量影响

声矢量传感器由传统的无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器组成,被应用于水声测量和探测领域,但作为水声测量设备它会受到安装载体衍射声场的影响,使其接收声场失真和指向性发生畸变.以实际应用需求为背景,从理论上分析了平面声波在弹性球壳上的衍射声压场和振速场;采用薄壁球壳机械阻抗近似公式,计算了球壳声衍射对矢量传感器声场测量和指向性的影响.根据共振散射理论,弹性球壳衍射声场的共振项与壳体的机械阻抗和辐射阻抗有关,而其背景项与刚性球和绝对软球的声衍射有关.计算和分析结果表明,在球壳散射声场的共振项频率处,矢量传感器的接收声场严重失真,且其指向性图变得复杂;另外,它们也与声波的入射方向和距离有关.这些结果为利用矢量传感器进行水声测量和探测提供基本的物理基础.     

声层析成像仓储粮食温度监测方法

为了更及时地发现仓储粮食中存在的热点,提出了声层析成像仓储粮食温度监测方法.推导了粮食中声波传播时间与粮食温度的函数关系,定义声速转换因子,将粮食中的测量声速转换成相同温度、相同气体自由空间中的声速,建立了声学法储粮温度测量模型.分析了声速转换因子的影响因素及应对措施,开发了基于虚拟仪器的声层析成像温度监测实验系统.以大豆填充实验粮仓,对系统各声波路径的实测声速分布规律进行研究并提出修正转换方法,对电加热器形成的三种粮食温度分布进行了重建实验.结果表明,重建图像能够清晰地反映大豆中的热点位置和热点温度.因此,声层析成像仓储粮食温度监测方法有望应用于储粮中的热点监测.     

Research on Measurement Method of Muffler Performance under High Temperature and High-Speed Airflow Conditions

Ignoring the influence of flow velocity and flow temperature on muffling performance, performance tests were conducted without airflow in the development phase of the muffler which accounts to the difficulty of obtaining a perfect match between the actual noise reduction effect and the design goal. Based on the two-load test theory, a set of high-temperature and high-speed airflow simulation measurement devices for the muffler has been built. In order to avoid the impact of high-temperature and high-speed airflow on the sensor, a high temperature resistant sensor holder has been designed for the test rig. The sound pressure has been measured in the pipe by using the lead-out measurement. In addition, a variable impedance load is placed at the end of the test tube to realize the switch between two different impedance loads by the wave handle of the variable impedance load. A sound source correction method is proposed to decrease the random fluctuation of the spectral characteristics of the output noise signal, which is caused by the acoustic impedance variation at the connection between the transition pipeline and the combined sound source system. Finally, an acoustic software has been used to calculate the transmission loss of the muffler in the presence of high temperature airflow. In comparing the experimental measurements and the simulation results, the small difference shows that: the bench not only can effectively simulate high-temperature and flow velocity environment of the engine but also accurately test the transmission loss of the muffler.     

楔形海域声矢量场分析

海洋环境中的声传播是水声学研究领域的一个经典问题.在传统的研究中,关心的主要是声压场.随着矢量水听器的出现,不仅是声压场,介质质点振速场也受到极大关注.应用虚源法分析了ASA基准楔形模型中谐和点源的三维质点振速场.基于Deane和Buckingham给出的声场声压表达式,文中推导了三维质点振速的积分公式,并应用数值积分的方法计算了声场声压与质点振速,分析了它们的传播损失和相位差以及不同方向声强的衰减过程.结果表明,即使在远距离上,声压与质点振速的相位差并不为零.     

基于定向声波扫描的钻孔围岩结构探测方法

在大型水利水电、能源交通等基础设施的建设中,查明岩体结构中存在的不良地质特征是保证工程顺利建设的重要基础,而常规物探方法很难探测到钻孔围岩结构的精细特征以及异常区域的范围和走向,为此,本文在实验室岩样缺陷检测方法的基础上,提出了一种基于定向声波扫描的钻孔围岩结构探测方法,该方法为了适用于钻孔围岩结构特征探测,采用了定向声波探头、旋转部件以及定位装置相结合的技术方法来实现。首先,根据扫描探测数据建立了环形扫描矩阵,提出了构建环形扫描图的数据处理方法;随后,构建了声波数据和环形扫描矩阵的映射关系,将对应的声波处理数据按照映射关系进行对应匹配,形成了钻孔围岩结构断面图,在叠加深度信息之后实现了钻孔围岩结构的立体图重建;最后,针对钻孔围岩缺陷区域的岩石声速及缺陷位置参数难确定问题,通过利用不同频率声波在岩石中传递的相位特征关系,构建了声速维和距离维二维扫描向量,采用数值分析方法来求解岩石的声速以及异常区域的位置,实现了钻孔围岩的结构特征立体呈现和参数提取,并将该方法应用到了实际工程中,验证了方法的可行性和准确性。     

差频相位法光速测量系统误差及精度分析

差频相位法光速测量系统只需较短的距离,就能快速、方便、较高精度地对光速进行测量,非常适合学生实验和演示实验。作为一个自主设计的实验系统,误差控制是一个不可回避的实际问题。从差频相位法测量光速的基本原理和测量过程出发,全面分析了该设计系统存在的各项主要误差,提出了控制误差的方法和措施,并对该系统的精度进行分析计算。为测量系统的设计、调试和测量方法的确定提供了较强的理论和实验指导。     

浅海运动目标辐射声测量距离内声聚焦特性研究

随着影响目标辐射噪声测量诸多因素的解决,声聚焦对测量精度的影响已显得比较突出.研究了浅海近场声聚焦特性对同标辐射噪声测量结果的影响.在射线理论基础上,推导了声压场和质点振速场的数学表达式,建市了基于虚源法的浅海矢量声场计算模型,并将声场计算模型应用于宽带声源信号矢量声场计算中.比较分析了理论仿真计算和湖试结果,验证了浅海近距离矢量声场计算模型的正确性,进一步探讨了浅海声场聚焦特性以及如何减小声聚焦对目标辐射噪声测量的影响.