Bessel波二次谐波声场的仿真研究

为了研究有限衍射Bessel波的二次谐波特性,通过频域有限差分方法求解Bessel边界条件下的KZK方程,对吸收媒质中零阶Bessel波的基波和二次谐波分量进行计算和仿真,研究了二次谐波沿传播方向的分布规律.结果表明二次谐波声场同样具有有限衍射特性,且相对于基波分量而言,二次谐波在远场具有更窄的主瓣,而在近场则具有更大的主、副瓣比值,对比发现研究结果与实验结果吻合.研究验证了由KZK方程拟线性形式解析解得出的关于二次谐波是非衍射波的论断,并且指出了解析解的适应范围.利用二次谐波的远场特性进行超声成像可以获得更高的图像分辨率,而利用其近场特性进行成像则可以更有效地抑制副瓣产生的伪像.     

基于波叠加近场声全息射线波函数的信息补偿

基于波叠加法的近场声全息技术因其在适应性和数值计算上的优势,近年来已经被广泛应用于声源识别、定位和声场分析.在基于波叠加法的近场声全息技术中,以射线波函数为波叠加法的积分核函数可有效改善系统矩阵的病态性,提高声场计算的数值稳定性.但由于射线波函数在低波数处的指向性过强,声场信息主要集中在射线波函数的主指向处,导致了其他方位的声场信息缺失.针对以上问题,提出了一种射线波函数信息的补偿方法,即在射线波函数中加入一定比例的单极子球波函数对重建声场进行信息补偿.数值算例结果表明:补偿信息后的射线波函数不仅保证了声场重建过程中数值计算的稳定性,而且弥补了单一射线波函数在低波数处的缺陷,进一步提高了声场的重建精度.     

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.     

宽带D类超声功率放大器的设计与实现

为了解决大阵列相控的功率、效率及散热问题,促进相控声场的非接触物体操控及其在医学超声中的实际应用,设计了一种PWM型D类超声宽带功率放大器. 对阻性和抗性负载的输出波形开展谐波失真、负载电压和输出功率的测量结果表明:该电路可对20～400 kHz的中低频超声输入信号进行功率放大,其最大输出功率可达46 W,效率超过78%. 该电路具有输出内阻小、阻抗匹配简单、相位保持度高、功率损耗低和发热小的优点,可为超声技术在生物医学中的应用提供电路基础,实现大规模相控阵列的精确驱动,具有良好的推广价值.     

基于相位调整的三维超声微操纵技术

为了将超声辐射力应用到微机电系统领域,以达到对微构件进行无损、非接触遥操纵的目的,开展了三维超声辐射力场合成的理论与实验研究,提出了基于相位调整的三维超声微操纵技术.在研究单个圆形平面活塞换能器声场分布以及声场和辐射力关系的基础上,将以相同频率驱动的4个平面活塞换能器呈正四面体放置,利用声波合成原理获得三维超声驻波场,通过调整各个换能器发射信号相位之间的关系实现对微构件在空间范围内的俘获、移动、释放等操纵.实验结果表明,该技术能够有效地实现对微构件的三维操纵,具有响应速度快、定位精度高、易于控制、操纵范围广等优点     

一族新型的有限带宽的非衍射波

介绍一种多维富里叶变换域中的波动微分方程的算术解法．该方法能够导出已知的波方程解,如无限平面波、Bessel波束、局域波和非衍射的X波．同时,还将基于该方法导出波动微分方程一族新的解,它们具有有限带宽、理论上非衍射的特性．该族解在医学超声、激光和电磁能量的传输等方面有潜在的应用前景．     

热探针法测量超声场强度分布

采用热探针法测量了探头式超声设备在纯水中的一维和二维声场强度分布,探究超声强化化工过程的机理.声场强度随着轴向和径向距离的增加而衰减,并满足声场的衰减方程.由于器壁的反射,在轴向和径向产生了驻波.通过构建二维声场强度分布图,考察了超声频率、超声电功率对声场强度分布的影响,并观测了超声探头下方形成的气泡云.结果表明,不同频率下,40kHz下的声场强度高于30 kHz;同一频率下,超声电功率对声场强度的影响较小,探头下方气泡云的屏蔽作用是电功率影响较小的原因.     

超声波远场衍射的付里叶变换

<正> (一) 引言我们知道,波动过程在某一瞬刻传达的各点的轨迹叫做波阵面,对于此后的波动传播而言,波阵面上的每一点就相当一个点波源,每个点波源能够辐射出一个球面波,称它为子波,这许许多多点波源的子波迭加就决定了此后波动传播情况。所谓衍射现象,就是指这许许多多子波迭加的结果。超声波和其它波动过程一样,也有衍射现象。对于一个超声辐射器来说,可以把辐射面上每一点看成是一个子波的振源,而超声辐射器产生的声场就是这些子波迭加的结果,因此,辐射器产生的声场特性可以利用超声波衍射的计算加以研究。当欲     

改善超声清洗中声场均匀性的研究进展

超声清洗是功率超声最为广泛的应用之一,清洗效果受各种条件影响。为了改善驻波声场对清洗效果的影响,分析了声场分布在超声清洗中的影响作用,综述了近年消除驻波、改善声场均匀性的超声清洗新技术,对超声清洗技术的发展作出了展望。     

超声波声场的计算方法

论述了有关全数字化B超中超声波的辐射声场及相应的计算方法 ,通过引入指向性函数分别描述了连续波和脉冲波的声场 .着重论述了在实际中应用较多的脉冲波声场的计算 .通过分析表明 ,脉冲持续时间愈长 ,脉冲波声场就愈接近于连续波声场 .