Terfenol-D超磁致伸缩换能器的有限元模拟

本文研究了利用ＡＮＳＹＳ软件分析磁致伸缩换能器,使这一有限元分析软件能够用于Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ换能器的分析设计。设计了１４ｋＨｚ Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ纵向换能器,计算结果与实验结果符合很好。     

磁致伸缩超声换能器阻抗匹配网络的设计

根据磁致伸缩超声换能器的等效电路模型和阻抗匹配理论,该文设计了一种优化的π型匹配网络.该网络具有调谐、变阻和滤波的功能,适用于工作在中低频超声频率范围内的磁致伸缩超声换能器系统的阻抗匹配.仿真和实验结果表明:接入该π型阻抗匹配网络后,驱动电源与换能器之间实现了最大功率传输,换能器两端电信号的波形质量得到优化,换能器激励...     

声悬浮实验中谐振腔形状对声压大小的影响研究

研究了不同谐振腔接收器表面的声压大小,发现谐振腔内增减凹球面反射面对声压波形有较大影响.分析了声压波形发生变化的原因,认为增加凹球面反射面时,声压波形变化是由于声波在谐振腔上下两表面存在非垂直反射.     

一种分析周期加筋板声辐射的高效方法

为了研究周期加筋板的声辐射特性,建立了一种计算水中周期加筋板在简谐点力作用下的远场辐射声压的高效方法。该方法借助于傅里叶变换法只要先将耦合系统的声振方程,加强筋的弯曲和扭转运动方程,声学波动方程和耦合边界条件转换到波数域中,联合求解得到一组关于平板横向位移的无限大耦合代数方程组,再将该方程组截断成有限大小由数值方法求出波数域中的位移响应,便可结合稳相法得到远场辐射声压。与现有方法给出的结果对比发现二者完全吻合,验证了本文方法的有效性;通过数值方法研究了激励力位置、板厚,加强筋间距和宽度对周期加筋板声辐射特性的影响,得到了具有实际意义的结论。     

磁致伸缩-压电混合激励Janus换能器结构特征参量与纵振频率之间的关系

为了拓宽Janus换能器的工作频带,使用超磁致伸缩材料Terfenol-D与PZT压电陶瓷作为混合激励元件驱动Janus换能器,研究了其结构特征参量与纵振频率之间的关系.首先归纳了磁致伸缩-压电混合激励Janus换能器的12个结构特征参量.随后通过模态分析,证明换能器具有两种纵振动模态.最终经过有限元仿真计算,总结分析...     

相控阵超声阵列换能器中阵元参数对声场的影响研究

为探究相控阵超声阵列换能器中不同阵元参数对声场的影响,以相控阵超声波检测基本原理和声场辐射理论为支撑,应用MATLAB软件进行数值模拟分析,建立辐射声场模型,进行不同参数下的阵列换能器指向性和声场分析.分析了阵元各项参数变化时对波束质量、聚焦范围、成像效果的影响,结果表明:阵元中心频率过小会使成像分辨率过低,阵元中心频...     

弯管对末端带弹性障板充液管路辐射声能量的影响

基于声固耦合有限元方法建立了末端带弹性障板的充液管路数值模型,重点分析了不同激励下弯管对管口辐射声能量的影响。结果表明:弯管引入的高阶周向模式耦合使结构振动和流体声传播都发生明显改变,以致系统辐射声能量及主要能量贡献源也发生转移,并随激励方式和频率而不同。对本文管路模型,平面波激励下弯管系统在低频的结构辐射声能量明显增加,在高频段呈流体声与结构声交替主导的特点。径向力激励下直管系统的总声能量几乎全部来自于弹性障板辐射结构声,而弯管的声固耦合使得管口流体声功率显著增加。在轴向力激励下弯管耦合使系统总辐射声功率显著下降的同时管出口的流体声功率反而增加。     

平面障板对换能器指向性的影响

木文利用射线声学和虚源法,研究了无限大平面障板对换能器指向性的影响.对几种典型的障板做了数字计算和讨论,从中得出的一些规律,对障板的工程设计可能有指导作用.计算值与实验做了比较,二者基本符合.     

复合结构偏心对同轴波导电磁特性的影响

采用三维电磁仿真软件CST Microwave Studio,数值模拟了内外导体轴线复合结构偏心对同轴波导电磁特性的影响。结果表明:当内外导体的轴线同时存在平行偏心和倾斜偏心时,改变了波导的边界条件,从而导致同轴波导的S21参数和电场幅值实质性下降。随着复合结构偏心程度的加剧,同轴波导的S21参数和电场幅值减小越大。同时,复合结构偏心比平行偏心或倾斜偏心单独存在时对同轴波导电磁性能的影响更大。因此,在同轴波导的实际制作过程中,应尽力避免发生复合结构偏心。     

Estimation of the sound pressure field of a baffled uniform elliptically shaped transducer

In this paper an alternative approach to estimate the sound field of an elliptically shaped transducer in an infinite baffle is described. The method is based on a singular value decomposition of a propagating matrix which is computed through a division of the vibrating surface into a finite number of small circular piston sources flush-mounted on the elliptical surface. This decomposition is combined with the volume velocity vector on the discretized surface to obtain the sound pressure field. Numerical examples for both on-axis sound pressure and directivity are presented for the uniform elliptical piston transducer and they are in good agreement with the results given by other methods.     

声场重构的声辐射模态阶数分析

利用声辐射模态法对椭球状声源辐射声场进行重构,分析了模态阶数对相对误差的影响,以及模态阶数与频率的关系;同时深入探讨了声源形状变化对模态阶数选取的影响。研究发现利用较少的模态阶数即可得到很好的重构效果,且声源形状的变化对重构所需模态阶数的影响较小,因此可将该方法用于任意形状声源的重构,体现了此方法在声场重构中的优越性。     

硅油介质中矩形电容式微机械超声换能器发射与接收声场特性研究*

与传统压电式超声换能器相比,基于微机电系统微加工技术制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、灵敏度高、一致性好、易于集成等优势,在医学超声成像中具有广阔的应用前景。该文针对研制的矩形CMUT器件,开展硅油介质中CMUT发射、接收声场特性的理论分析及实验验证研究。首先,针对CMUT阵元结构特征和工作原理,根据指向性函数理论和Bridge乘积原理,建立了矩形CMUT阵元指向性函数分析模型。此基础上,分析微元数目以及谐振频率对CMUT指向性的影响规律。最后,针对7 mm×7 mm二维矩形CMUT在硅油介质中的发射和接收特性进行了实验验证,测试表明发射指向性曲线与仿真理论曲线基本吻合;此外,CMUT接收与发射指向性的测试表明,收发指向性具有一致性,从而验证了声场的互易性。该文的研究对CMUT器件的封装设计以及基于CMUT阵列的乳腺超声CT成像系统的研制具有重要参考价值。     

转捩区长度对回转体流噪声的影响

本文通过分析回转体边界层转捩区声辐射的机理,就转捩区长度对回转体转捩区辐射声压谱的影响进行了讨论。结果表明,来流速度和回转体直径是影响回转体转捩区长度、也是影响回轨体转捩区辐射声压谱的主要因素,在来流攻回轨体直径相同时,则回转体形对转捩区长度的影响超主导作用,采用本文的方法所得的理论值与实验值之间的一致性较好。     

水听器线列阵近场声压测量误差实验研究

本文介绍了用于近场声压的测量水听器中阵元水听器测量声压的可靠性检验方法和实验结果,提出了元水听器测量球面波场中声传播衰减的曲线与现想球面波声场中场传播衰减的曲线对比的检验,要用球面声源声中心测量值对收发距离进行修正的方法,实验水池中对线列阵上十元水吸器在球形声源水池中进行了传播衰减曲线的测量分析,验证了基阵的弱散散射性能,表明线阵可用于距离小至1／7波长的极近场的扫描测量。     

概率盒框架下混合认知不确定声场的响应预测

针对含概率盒-证据混合认知不确定参数声场的响应预测问题,提出了一种概率盒框架下的改进区间蒙特卡洛方法。该方法首先将混合认知不确定参数转换为纯概率盒形式,然后结合有限元方法推导出混合认知不确定声场的盖根鲍尔多项式代理模型,再采用蒙特卡洛方法求解代理模型得到声压响应。以含概率盒-证据混合认知不确定参数的二维管道声场模型和卡车乘客舱声腔模型为例,计算结果表明混合认知不确定参数影响下的声压响应为概率盒形式,其包括声压响应极值和相应的概率信息,并且所提方法较常规混合离散方法效率更优,较基于一阶摄动法的区间蒙特卡洛方法准确性更高。研究结果表明:所提方法可以有效预测混合认知不确定声场的声压响应,并可进行声学性能的风险和保守估计。     

不同铺设角度下层合板结构参数对声功率影响*

本文研究了不同纤维铺设角度的层合板结构参数对声功率的影响,从而为层合板的低噪声设计提供理论依据。通过分层有限元理论获得层合板结构动力学响应,基于声辐射模态概念分析不同铺设角度下层合板不同铺设方式、宽厚比和弹性模量比对其声功率影响。结果表明,层合板的铺设角度和宽厚比对复合材料层合板结构的声辐射功率影响较大。首先相同铺设角度的层合板,改变弹性模量比,声功率变化不明显;其次改变不同的铺设角度,宽厚比较小的层合板声功率下降的空间更大,更易于声功率的降低。层合板作为结构件时,从降低声功率角度而言总体上对称铺设结构比单向铺设层合板结构有优势,并且相同铺设角度下,反对称铺设层合板可获得更小的辐射声功率。     

流体加载下加肋板结构的声辐射特性研究

本文采用有限元和边界元方法对加肋板结构的声辐射进行了计算分析,研究分析了加肋板结构的板厚、板面积、板边长比、肋骨惯性矩和间距、边界条件以及板材和流体介质等对结构辐射声功率的影响,得到了一些有意义的结论,从而为揭示加板结构声辐射规律,降低结构的声辐射提供了一定的依据。     

A comparative study on the modeling of sound pressure field distributions in a sonoreactor with experimental investigation

In sonochemical reactors the effect of emerging cavitation bubbles has significant influence on the amplitude and structure of the developing sound field. Calculations show that the damping parameter and the phase velocity may, depending on the pressure amplitude, change by several orders of magnitude. For example, the sound velocity in water comes to 1500 ms⁻¹, whereas in a bubbly liquid it may decrease to 20 ms⁻¹, which is much below the velocity of sound in air (about 340 ms⁻¹). In this paper, a method of calculating the time dependent three-dimensional pressure field in sonochemical reactors of various shapes is presented. It takes into account inhomogeneous distributed wave parameters which are a function of the spatial depending pressure amplitude. The modeled results are then compared with experimentally measured values of a certain kind of reaction vessel. The agreement is found to be satisfactory.     

形状和原子数对纳米晶表面能的影响

确定了德拜温度与原子相互作用势的相互关系以及直角形纳米晶原子的平均配位数与形状和 原子数的关系.应用统计物理理论得到直角形纳米晶的表面能随温度、原子数和形状的变化 规律.以Ar纳米晶为例，讨论了形状和原子数对纳米晶表面能的影响. 关键词： 纳米晶 表面能 形状和线度